JP4289207B2 - 電子制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子制御装置に関するものである。

従来より、電子制御装置は、図１５に例示するように、電子部品１０２とコネクタ１０３が平面的に実装された回路基板（プリント基板）１０１が、金属製のケース１０７内に収納された構造をしている（例えば、特許文献１，２参照）。

尚、図１５の電子制御装置１００において、コネクタ１０３はコネクタハウジング１０３ａと複数のコネクタピン１０３ｂとからなり、回路基板１０１に設けられたスルーホール１０４にコネクタピン１０３ｂが各々挿入されてはんだ付けされている。回路基板１０１はケース１０７にねじ止め固定されており、ケース１０７は、コネクタ１０３と共にカバー１０８にて覆われている。そして、コネクタ１０３とケース１０７及びカバー１０８との嵌合部、ケース１０７とカバー１０８との嵌合部は、シリコン接着材１０９にて接着されており、このシリコン接着材１０９によって電子制御装置１００の内部が防水されている。
特開２００１−１６８５４５号公報 特開２００２−１３４９３９号公報

ところで、この種の電子制御装置において、コネクタ以外の電子部品の回路基板での占有面積は、高密度実装技術の進歩と部品の小型化によって小さくなっている。しかし、コネクタに関しては、近年の電子制御装置の機能増加に伴って、ピン数が増加の一途を辿っており、その結果、サイズが小さくなるどころか大型化している。

このため、１枚の基板上に大型のコネクタと各種電子部品とを平面的に配置する従来の実装構造では、回路基板全体の小型化に限界があり、延いては電子制御装置全体の小型化も困難である。

特に、例えば車両に搭載されるエンジンやトランスミッションなどを制御する電子制御装置では、近年の車両の高機能（電子化）によって、ピン数が２００程度の大型コネクタが使用されるようになっているが、その一方で、車両内の居住スペースは拡大させる傾向にあり、電子制御装置を搭載可能なスペースは逆に縮小傾向にある。そのため、大型コネクタを備えた電子制御装置を車両内の限られたスペースに搭載するために、電子制御装置を効果的に小型化することが望まれている。

本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、電子制御装置を小型化することを目的とする。

上記課題を解決するためになされた請求項１記載の電子制御装置は、三つ以上のリジット基板が導電部材により三次元的に連接されてなる基板ブロックを備え、この基板ブロックを構成する各リジット基板のうち両端のリジット基板には、夫々、外部の接続対象コネクタが嵌合されるコネクタが実装されており、この基板ブロックが、両端のリジット基板に実装されているコネクタにおける少なくとも接続対象コネクタに嵌合される部分が外部に露出するよう、ケース内に収納されてなるものである。
ケースの内部空間には、複数の仕切り板によって少なくともリジット基板と同じ数の小空間が形成され、各リジット基板は各小空間に各々収納されている。

そして、各仕切り板は、一体形成され、且つ、ケースに対して着脱可能に構成されている。

つまり、導電部材によって連接されている各リジット基板の基板平面が全て同一平面内にあるのではなく、少なくとも、ある二つの隣接するリジット基板の基板平面がなす角が１８０°より小さくなっている。言い換えれば、その隣接する二つのリジット基板とそれらを連接している導電部材とを一つの小基板ブロックとしたとき、この小基板ブロックは導電部材を中心に折り曲げられた状態となっている。

尚、ここでいう隣接とは、導電部材によって相互に接続されている状態をいう。以下同様である。
そして、両端のリジット基板（即ち、一端にのみリジット基板が導電部材によって接続されている）には、夫々コネクタが実装されており、当該電子制御装置は、これらのコネクタが外部からの接続対象コネクタと嵌合できる状態でケース内に収められて構成されている。

このため、請求項１記載の電子制御装置によれば、各リジット基板は、その基板平面が全て同一平面となるように連接されるのではなく三次元的に連接されているため、基板ブロックを小さくすることができる。しかも、コネクタを二つに分けて両端の各リジット基板にそれぞれ実装しているため、コネクタの小型化も可能となり、各リジット基板の大きさ（面積）もコネクタの実装面積とほぼ同等にまで小さくすることができる。これにより、電子制御装置の小型化が可能となる。
また、一つの小空間に一つのリジット基板が収納され、各空間は仕切り板によって仕切られているため、リジット基板相互間の接触が防止され、基板ブロックに形成された電子回路の誤動作を防止することができる。
さらに、基板ブロックをケースに収納する際、予め、一体形成された各仕切り板に基板ブロックを組み付け、その組み付け後の基板ブロックを各仕切り板と共に一つのブロックとしてケース内に収納することができるため、基板ブロックの組み付け作業性、ケースへの収納作業性を向上させることができる。

尚、ケースの具体的構成は種々考えられ、例えば、基板ブロックを外部から収納するための開口部を設けると共に、基板ブロックの収納後にその開口部をカバーで覆うように構成することができる。また、コネクタにおける上記部分が外部に露出するための構成として、例えば、ケース側面のうち２箇所にコネクタを露出させるための開口部を設け、その開口部からコネクタを露出させることにより、外部の接続対象コネクタと嵌合出きるようにすることができる。

次に、請求項２記載の電子制御装置は、請求項１記載の電子制御装置であって、基板ブロックは、隣接する二つのリジット基板における各基板平面のなす角が鋭角となるように、且つ、内側リジット基板（コネクタが実装された両端のリジット基板を除く他のリジット基板）の両端に連接された各リジット基板の一方が、その内側リジット基板の基板平面に対して他方のリジット基板とは反対側に位置するように形成されている。

そして、基板ブロックを構成する各リジット基板のうち少なくとも内側リジット基板には電子部品が実装され、両端のリジット基板上のコネクタは、夫々対応するリジット基板において、隣接するリジット基板と対向する面とは反対側の面に、該面と垂直にコネクタピンが立設するように実装されている。

ここでいう「鋭角」とは、０°も含むものとする。つまり、例えば各基板平面のなす角が３０°とは、上記の小基板ブロックでいえば導電部材を中心に１５０°曲げられた状態であり、また例えば、各基板平面のなす角が０°とは、上記の小基板ブロックでいえば導電部材を中心に１８０°折り曲げられた状態（各基板平面が平行の状態）である。また、ここでいう「対向」とは、隣接するリジット基板の基板平面と平行になっている場合に限らず、隣接する二つのリジット基板における上記鋭角をなす面についても「対向」しているものとみなす。

この構成によれば、基板ブロックをよりコンパクト化でき、電子制御装置をより小型化することが可能となる。
特に、例えば請求項３記載のように、基板ブロックを構成する各リジット基板が平行となるように（つまり、隣接する二つのリジット基板における各基板平面のなす角が０°となるように）すれば、より効果的に小型化できる。

また、基板ブロックを構成するリジット基板の数は、三つ以上であれば任意に決めることができるが、例えば請求項４記載のように偶数となるようにするとよい。このようにすれば、基板ブロックを構成する全てのリジット基板を同一平面上に展開したときに、両端のリジット基板に実装されるコネクタのコネクタピンはいずれも同じ方向を向いた状態となる。つまり、その同一平面の表又は裏のいずれか一方にのみ二つのコネクタが存在することになる。そのため、コネクタの実装工程、延いては電子制御装置の製造工程を簡素化することが可能となる。

ここで、隣接する二つのリジット基板を連接する導電部材としては、例えばバスバーやフラットワイヤーなど、両リジット基板を電気的に接続できる限り種々のものが考えられるが、例えば請求項５記載のようにフレキシブル基板を用いるようにしてもよい。

この構成によれば、フレキシブル基板を折り曲げることによってリジット基板をより自在に３次元配置することができる。しかも、高密度配線が可能となるため、断面積の小さいフレキシブル基板により多くの配線を設けることができ、導電部材の小型化と配線の高密度化とを共に実現することが可能となる。

そして、このフレキシブル基板とリジット基板との接続は、例えばはんだ付けや熱圧縮等によって行うことができるが、例えば請求項６記載のように、基板ブロックを、リジット基板とフレキシブル基板とが一体化した一つの回路基板として形成するようにしてもよい。

この構成によれば、リジット基板とフレキシブル基板とを接続するための面積（接続代）が不要となるため、電子制御装置をより小型化することができる。
そして、この回路基板は、例えば請求項７に記載のように、熱可塑性樹脂を基材とした一括積層基板として形成するとよい。

この種の一括積層基板は、熱可塑性樹脂基材の上に配線のパターンを形成すると共に、そのパターン形成後の基材を所定枚数用意して、積層・一括プレスすることで多層化されるものであり、ＰＡＬＵＰ（Patterned Prepreg Lay Up Process）基板と呼ばれている。そして、この基板は、高密実装に適しており、また、加熱によって基材の樹脂だけを溶かすことができるため、リサイクルし易いという利点がある。さらに、積層枚数を部分的に変更することにより、リジット基板とフレキシブル基板の一体形成を簡易的に行うことができる。

次に、請求項８記載の電子制御装置は、請求項１〜７いずれかに記載の電子制御装置であって、各仕切り板には導電部材が挿入される挿入部が形成されている。そしてこの挿入部により、ケースの内部には、各小空間と挿入部とによって連続した一つの空間が形成される。

つまり、各小空間は完全に独立した空間ではなく、隣接する二つのリジット基板が収納される各小空間は、その各小空間の間に介在する仕切り板に形成された挿入部を介して連続した空間となっており、結果として、全ての小空間が各挿入部を介して一つの連続した空間となっているのである。

このため、請求項８記載の電子制御装置によれば、ケース内の上記連続した空間に基板ブロックを挿入するだけで、基板ブロックのケース内への組み付けが可能となるため、その組み付けの簡素化が可能となる。

次に、請求項９記載の電子制御装置は、請求項１〜８いずれかに記載の電子制御装置であって、各仕切り板における、少なくともリジット基板上に実装された電子部品と対向する部分には、凹部が形成されている。

この構成によれば、各リジット基板を高密度に収納でき、延いては基板ブロックをよりコンパクトな状態で収納できるため、電子制御装置をより小型化することが可能となる。

次に、請求項１０記載の電子制御装置は、請求項１〜９いずれかに記載の電子制御装置であって、ケースおよび各仕切り板の材質は金属である。この構成によれば、基板ブロックが収納される空間の大部分が金属に囲まれることになるため、電子制御装置内部の温度分布を均一化することができる。

次に、請求項１１記載の電子制御装置は、請求項１〜１０いずれかに記載の電子制御装置であって、両端のリジット基板を除く他のリジット基板の少なくとも一つに、発熱する電子部品である発熱部品が実装されており、該発熱部品は、空気よりも熱伝導率の高い部材を介して仕切り板に接触している。

この構成によれば、発熱素子と仕切り板との間の熱抵抗を低下させ、発熱素子の放熱効率を向上させることができるため、発熱部品の熱をより効果的にケースから外部へ放出してケース内部の温度上昇を抑制することができる。尚、空気よりも熱伝導率の高い部材としては、例えば、電子機器の分野で一般的に用いられている放熱ゲルや放熱シート等が考えられる。

そして、この発熱部品は、例えば請求項１２のように、半導体チップの能動面とは反対側であるシリコン面の方が露出しているパッケージの部品とすることができる。この構成によれば、半導体チップで生じた熱を、それのシリコン面から上記部材（空気よりも熱伝導率の高い部材）へ効率よく伝達させることができるため、温度上昇の抑制効果を高めることができる。

ところで、コネクタが実装されるリジット基板における、コネクタピンの後端側とリジット基板との接続は、リジット基板に設けられたスルーホールにコネクタピンの後端側を挿入すると共に、そのスルーホールのランドとコネクタピンとをはんだや銀ペースト等の導電材料で接続することが考えられるが、例えば請求項１３の構成を採れば、はんだ等の導電材料による接続工程を省略することができる。

即ち、請求項１３記載の電子制御装置は、請求項１〜１２いずれかに記載の電子制御装置であって、両端のリジット基板にはコネクタピン圧入用のスルーホールが形成されている。そして、各コネクタは、対応するリジット基板に形成されたスルーホールにコネクタピンの後端側が圧入されることにより、該リジット基板と該コネクタピンとの電気的接続がなされる。

この構成によれば、はんだ等の導電材料による接続工程が不要であるため、コネクタの実装工程を簡素化することが可能となる。しかも、単に圧入するだけであるため、リジット基板やコネクタに熱ストレスを与えることなく実装することが可能となる。

そして、上記請求項１３のようにコネクタピンの圧入によってコネクタを実装する場合は、例えば請求項１４記載のように、そのコネクタが実装される両端のリジット基板にはコネクタのみを実装するようにするとよい。つまり、両端のリジット基板にはコネクタのみを実装し、他の電子部品は全て、コネクタが実装されない他のリジット基板に実装するのである。

この構成によれば、コネクタピン圧入の際にその圧入対象のリジット基板に生じるひずみはそのリジット基板のみに留まり、隣接する他のリジット基板にはほとんど影響を与えないため、他のリジット基板上の電子部品実装状態に悪影響を与えることなく確実にコネクタの実装を行うことができる。

次に、請求項１５記載の電子制御装置は、請求項１〜１４いずれかに記載の電子制御装置であって、当該電子制御装置は車両に搭載され、両端のリジット基板に実装された各コネクタの一方に嵌合される接続対象コネクタはエンジンルーム内の機器に接続されており、他方に嵌合される接続対象コネクタは車室内の機器に接続されている。

車両においては、既述の通り、電子制御装置を搭載可能なスペースが縮小傾向にある反面、電子制御装置のコネクタピン数は増大傾向にある。そこで、車両に搭載する電子制御装置として上記請求項１〜１４いずれかに記載の電子制御装置を適用すればより効果的である。しかも、一方のコネクタの接続対象はエンジンルーム内の機器であり、他方のコネクタの接続対象は車室内の機器であるため、各コネクタがそれぞれ接続対象の方を向くように電子制御装置を設置することで、当該電子制御装置と他の機器との間の配線（ワイヤハーネス等）を短く効率的に敷設することができる。

次に、請求項１６記載の電子制御装置は、請求項１５記載の電子制御装置であって、 車両内にはエンジンルームと車室とを隔てる隔壁が設けられており、当該電子制御装置は、一方のコネクタがエンジンルーム内に露出し、他方のコネクタが車室内に露出するよう、隔壁を貫通した状態で該隔壁に設けられている。

この構成によれば、電子制御装置と他の機器との間の配線（ワイヤハーネス等）を隔壁を貫通させて敷設する必要がなくなるため、配線敷設の作業性を効率化することができる。しかも、電子制御装置の表面の一部は車室内に露出しているため、装置全体をエンジンルーム内に搭載する場合に比べて搭載環境を緩和することができる。

そして、上記のように電子制御装置を隔壁に設ける場合、例えば請求項１７に記載のように、エンジンルーム内に露出する部分の表面積よりも車室内に露出する部分の表面積の方が大きくなるように設ければ、その搭載環境（特に温度環境）をより緩和することができる。

また、上記のように電子制御装置を隔壁に設ける場合、例えば請求項１８に記載のように、少なくともエンジンルーム内に露出する部分の表面に、空気よりも熱伝導率の低い断熱材を施すようにするとよい。

この構成によれば、エンジンルーム内の熱が電子制御装置内部に伝わるのを抑制できるため、電子制御装置内部の温度を車室内の温度と同等のレベルにまで緩和することが可能となる。

ここで、車両のエンジンルームは、一般に外部から水が入り込む可能性があるため、電子制御装置における少なくともエンジンルーム内に存在する部分については、電子制御装置内部に水が浸入しないように防水処理を施す必要がる。しかし、車室内については、通常は外部から水が入り込むおそれはないため、必ずしも防水処理を施す必要はない。

また、仮に電子制御装置全体を防水処理してエンジンルーム内に搭載する場合は、一般に、電子制御装置の内部と外部との圧力調整のためのフィルタ（例えば、水は通さないが空気は通す性質のフィルタ）を電子制御装置に設けて、双方の温度差により生じるケース内外の圧力差を緩和する必要がある。

そこで、上記請求項１６〜１８いずれかに記載の電子制御装置は、例えば請求項１９に記載のように、ケース内における基板ブロックが収納された空間と車室内の空間との間で通気可能となるよう構成するとよい。

この構成によれば、車室内の空間と電子制御装置内の空間（基板ブロックが収納された空間）との圧力は常に同等のレベルに維持されるため、圧力調整用のフィルタ等は不要となり、電子制御装置の簡素化・低コスト化が可能となる。

以下に、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。尚、以下に説明する各実施形態の電子制御装置は、例えば自動車に搭載され、その自動車のエンジンを制御する車載電子制御装置である。

［第１実施形態］
図１は、本実施形態の電子制御装置１を表す平面図である。この電子制御装置１は、二つのコネクタ（エンジンルーム接続コネクタ５および車室接続コネクタ６）が実装された回路基板３（図示略。図４，５等参照）と、この回路基板３を収納する金属製のケース２と、このケース２の上部開口を覆う樹脂製のカバー４とにより構成される。

ケース２は、カバー４で覆われる部分が、回路基板３を外部から収納するための上部開口として形成されている他、各コネクタ５，６が配置される部分もそれぞれ開口部（以下「側部開口」という）として形成されている。この側部開口は、ケース２に回路基板３が収納されたとき、各コネクタ５，６によって覆われる。

また、ケース２の側面にはフランジ７が合計４つ設けられている（図１では２つ図示）。電子制御装置１は、この４つのフランジ７を利用して、後述する図７，図８に示すように、自動車内のエンジンルームと車室内とを隔てる隔壁６０にねじ３５により固定される。

次に、電子制御装置１の内部構造について具体的に説明する。図２及び図３は、電子制御装置１の内部構成を表す断面図である。このうち、図２は、図１のＡ−Ａ断面を表す図であり、図３は、図２のＣ−Ｃ断面を表す図である。尚、図２および図３において、各リジット部Ｒ１〜Ｒ４や、電子部品１１又は発熱部品１１ａの一部も、断面部分を表しているのだが、本図では回路基板３とケース２とを区別し易くするために、これらの断面部分についてはハッチング処理を省略している。

図２および図３に示す電子制御装置１は、回路基板３をケース２内に収納してカバー４を被せた状態を示しているが、ここで、ケース２から回路基板３を取り出した状態を図４に示す。即ち、図４は、図２の断面図に対し、ケース２と回路基板３とを分離して表したものである。

図４（ａ）に示す如く、ケース２の内部には、三つの仕切り板１６，１７，１８が形成されており、これら各仕切り板１６，１７，１８によって、ケース２の内部空間が複数の小空間２６，２７，２８，２９に分割されている。尚、図４（ａ）中の二点鎖線は、回路基板３が収納されたときの各コネクタ５，６とケース２内部空間との境界を示している。つまり、回路基板３が収納されたときに生じる、図中左側の二点鎖線と仕切り板１６との間の空間が小空間２６であり、図中右側の二点鎖線と仕切り板１８との間の空間が小空間２９である。

また、仕切り板１６には、後述するフレキシブル部Ｆ１を挿入するための挿入部１６ａが形成されている。他の仕切り板１７，１８も同様であり、仕切り板１７には挿入部１７ａが、仕切り板１８には挿入部１８ａが、それぞれ形成されている。従って、上記各小空間２６〜２９は、各挿入部１６ａ，１７ａ，１８ａと共に、連続した一つの空間（以下「回路基板挿入空間」ともいう）を形成している。

一方、回路基板３（本発明の基板ブロック）は、可撓性のあるフレキシブル部と、そのフレキシブル部よりも可撓性の低い（実用上は堅く可撓性のない）リジット部とからなっている。具体的には、図４（ｂ）および図５に示す如く、主として四つのリジット部（本発明のリジット基板）Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４と、三つのフレキシブル部（本発明のフレキシブル基板）Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３とが一体化された一つの回路基板として形成されている。

尚、図４（ｂ）に示す回路基板３は、ケース２に収納されているときの形状を表している。また、図５は、各リジット部Ｒ１〜Ｒ４が同一平面上に存在するように図４（ｂ）の回路基板３を平面的に展開した状態を表しており、このうち図５（ａ）は平面図、図５（ｂ）は正面図である。

回路基板３は、より具体的には、リジット部Ｒ１とリジット部Ｒ２とがフレキシブル部Ｆ１により電気的に（且つ機械的に）接続され、リジット部Ｒ２とリジット部Ｒ３とがフレキシブル部Ｆ２により電気的に（且つ機械的に）接続され、リジット部Ｒ３とリジット部Ｒ４とがフレキシブル部Ｆ３により電気的に（且つ機械的に）接続されて構成されている。各フレキシブル部は、リジット部の長辺側から出ている。

回路基板３を構成する各リジット部のうち、一端のリジット部Ｒ１にはエンジンルーム接続コネクタ５が実装されており、他端のリジット部Ｒ４には車室接続コネクタ６が実装されている。このうちエンジンルーム接続コネクタ５は、樹脂製のコネクタハウジング５ａと複数のコネクタピン５ｂとからなり、コネクタピン５ｂがコネクタハウジング５ａの底部に立設されている。そして、これらコネクタピン５ｂの後端がリジット部Ｒ１に形成されたスルーホール２１に挿入され、はんだ２２にてはんだ付けされることによって、このエンジンルーム接続コネクタ５がリジット部Ｒ１に実装される。このとき、各コネクタピン５ｂはリジット部Ｒ１の平面に対して垂直に立設された状態となる。

車室接続コネクタ６も同様であり、樹脂製のコネクタハウジング６ａと複数のコネクタピン６ｂとからなり、コネクタピン６ｂがコネクタハウジング６ａの底部に立設されている。そして、上記説明したエンジンルーム接続コネクタ５と同様の方法（スルーホール２１へのコネクタピン６ｂの後端挿入およびはんだ付け）によってリジット部Ｒ４に実装される。このとき、各コネクタピン６ｂはリジット部Ｒ４の平面に対して垂直に立設された状態となる。

尚、回路基板３を構成する各リジット部Ｒ１〜Ｒ４のうち、各コネクタ５，６が実装されている両端の各リジット部Ｒ１，Ｒ４を除く他のリジット部Ｒ２，Ｒ３が、本発明の内側リジット基板に相当するものである。

また、本実施形態の回路基板３は、民生製品で一般に使用されているポリイミドを基材とした多層フレキシブル基板（多層リジットフレキシブル基板とも呼ばれる）を用いることができる。

この種の多層フレキシブル基板は、図９に示すように、銅箔からなる配線導体４５の両面にフレキシブルなポリイミドからなるカバーレイフィルム４６が設けられた一層構造のフレキシブル基板を、層間接着剤４７によって複数重ね合わせた構造をしている。そして、一層構造のフレキシブル基板だけの部分がフレキシブル部となり、一層構造のフレキシブル基板を補強用のプリプレグ（炭素繊維に樹脂を含浸させた成形用中間材料）４８と合わせてビルドアップ技術により多層化した部分がリジット部となる。尚、図９において、４９は、リジット部における各層の配線導体４５を導通させるスルーホールである。

このように構成された回路基板３をケース２に収納する際は、図４（ｂ）に示すように、各フレキシブル部Ｆ１〜Ｆ３をいずれも１８０°折り曲げることにより、各リジット部Ｒ１〜Ｒ４が全て平行となるようにする。言い換えれば、隣接する二つのリジット部平面のなす角が０°となるようにするのである。これにより、各リジット部Ｒ１〜Ｒ４が各フレキシブル部Ｆ１〜Ｆ３によって三次元的に連接された状態となる。また、各コネクタ５，６のコネクタピン５ｂ，６ｂの先端方向は互いに正反対（１８０°）となる。

そして、この回路基板３をケース２（図４（ａ）参照）内の回路基板挿入空間に挿入することにより、ケース２の側部開口がそれぞれコネクタ５，６によって覆われると共に、リジット部Ｒ１は小空間２６に、フレキシブル部Ｆ１は挿入部１６ａに、リジット部Ｒ２は小空間２７に、フレキシブル部Ｆ２は挿入部１７ａに、リジット部Ｒ３は小空間２８に、フレキシブル部Ｆ３は挿入部１８ａに、リジット部Ｒ４は小空間２９に、それぞれ収納される。

このように回路基板３をケース２内に収納した状態を示しているのが図２および図３であり、各コネクタ５，６は、その大部分が当該電子制御装置１の外部に露出した状態となる。

図２に示す如く、回路基板３を構成する内側リジット基板としての各リジット部Ｒ２，Ｒ３には、電子回路を形成するための電子部品１１がはんだや銀ペースト等の導電材料で実装されており、このうちのいくつかは、電力消費に伴って発熱する電子部品（発熱部品）１１ａである。一方、ケース２内の各仕切り板１６，１７，１８における各リジット部Ｒ１〜Ｒ４と対向する面には、電子部品１１の高さを逃がすための凹部１６ｂ，１７ｂ，１８ｂがそれぞれ形成されている（図４（ａ）参照）。

そして、各発熱部品１１ａと各仕切り板１６，１７，１８との間は、放熱ゲル１３を介在させて接触させるようにする。各仕切り板１６〜１８の材質は金属である。
また、各コネクタ５，６の側面には、ケース２に嵌合させて固定させるための凹部が全周に渡って設けられており、このうち、エンジンルーム接続コネクタ５に設けられた上記凹部には、防水のためのシリコン接着材４２が塗布されている。図３に示す如く、ケース２の上部（上部開口周囲）にも、カバー４を嵌合させて固定させるための凹部が設けられており、この凹部にも防水のためのシリコン接着材４１が塗布されている。

但し、図２に示すように、車室接続コネクタ６に設けられた凹部（ケース２との嵌合部）には上記のような防水処理が施されていない。これは、車室接続コネクタ６は後述のように車室内に存在するため、防水処理の必要性がほとんどないからである。そのため、ケース２内の空間（回路基板挿入空間）と車室内の空間との間は通気可能となる。

次に、図１に示した電子制御装置１におけるＢ−Ｂ断面図を、図６に示す。図示の如く、ケース２の外周には四つのフランジ７が設けられており、各フランジ７にはねじ挿入用のねじ穴８が形成されている。また、仕切り板１７には、既述の通り、フレキシブル部Ｆ２を挿入するための挿入部１７ａが形成されている。

そして、上記構成の電子制御装置１は、図７に示すように、自動車内におけるエンジンルームと車室とを隔てるための隔壁６０に、この隔壁６０を貫通した状態で設けられている。

より具体的には、隔壁６０に設けられた貫通用の穴（図示略）に対し、電子制御装置１を車室側から貫通させる。そして、各フランジ７が隔壁６０に当接したところで、各フランジ７に形成されたねじ穴８及びこれらに合わせて隔壁６０に設けられたねじ穴（図示略）にねじ３５を挿入してねじ止め固定する。これにより、電子制御装置１はこの４つのねじ３５によって隔壁６０に固定された状態となる。尚、図８は、隔壁６０に固定された電子制御装置１を車室側からみた状態を表している。

このようにして電子制御装置１を隔壁６０に設置することにより、エンジンルーム接続コネクタ５はエンジンルーム内に露出し、車室接続コネクタ６は車室内に露出した状態となる。また、電子制御装置１を車室側から貫通させて設置したことにより、当該電子制御装置１におけるエンジンルーム内に露出する部分の表面積は、車室内に露出する部分の表面積よりも小さくなっている。

そして、このように隔壁６０に固定（設置）された電子制御装置１において、エンジンルーム接続コネクタ５は、接続対象コネクタとしてのエンジンルーム側コネクタ６２と嵌合されることにより、エンジンルーム内ワイヤハーネス６３を介してエンジンルーム内の各種機器と電気的に接続される。また、車室接続コネクタ６は、接続対象コネクタとしての車室側コネクタ６５と嵌合されることにより、車室内ワイヤハーネス６６を介して車室内の各種機器と電気的に接続される。

以上説明した本実施形態の電子制御装置１では、回路基板３が、複数のリジット部Ｒ１〜Ｒ４と複数のフレキシブル部Ｆ１〜Ｆ３とが一体形成された多層フレキシブル基板として構成され、各フレキシブル部Ｆ１〜Ｆ３が１８０°折り曲げられた状態でケース２に収納される。そして、両端のリジット部Ｒ１，Ｒ４には夫々コネクタ５，６のみが実装されており、各コネクタ５，６は、互いに反対方向を向くようにしてケース２に収納される。このため、回路基板３をコンパクトに構成でき、延いては電子制御装置１を小型化することができる。

また、このように各フレキシブル部Ｆ１〜Ｆ３が１８０°折り曲げられていることにより、これら各フレキシブル部Ｆ１〜Ｆ３の弾性によって、各リジット部Ｒ１〜Ｒ４をケース２内で完全に固定しなくとも耐震性を確保することが可能となる。なお、更に耐震性を確保する場合は、例えば、回路基板３とケース２内部の底面との間、あるいは回路基板３と各仕切り板１６〜１８との間を、部分的に接着材で固着させればよい。

そして、コネクタを二つに分けていることにより、コネクタの大型化を防ぐことができ、各コネクタ５，６の嵌合力の増大も抑えることができる。特に、電子制御装置に必要とされるコネクタピンの総数が多い場合に有効である。

また、ケース２の内部は仕切り板１６，１７，１８によって複数の小空間２６，２７，２８，２９に分かれ、これら各小空間にそれぞれ各リジット部Ｒ１〜Ｒ４が収納されるため、リジット部相互間の接触が防止され、回路基板３に形成された電子回路の誤動作を防止することができる。しかも、各仕切り板１６，１７，１８には、それぞれ凹部１６ｂ，１７ｂ，１８ｂが形成されると共に挿入部１６ａ，１６ｂ，１６ｃが形成されているため、電子制御装置１のさらなる小型化が可能になると共に、回路基板３をケース２に挿入するだけで簡単に組み付け（収納）できる。

更に、ケース２およびその内部に形成されている各仕切り板１６ｂ，１７ｂ，１８ｂはいずれも金属製であり、リジット基板Ｒ２，Ｒ３に実装された各発熱素子１１ａは、放熱ゲル１３を介してそれぞれ対向する仕切り板に接触している。そのため、電子制御装置１内部の温度分布を均一化することができると共に、発熱部品１１ａの熱をより効果的にケース２から外部へ放出してケース２内部の温度上昇を抑制することができる。

尚、発熱部品１１ａとして、半導体チップのシリコン面の方が露出しているパッケージの部品を用いれば、更に効率の良い放熱が可能となる。
この種のパッケージとしては、図１０に示すように、半導体チップ５１がパッケージ基板（マザー基板）５３にフリップチップ接続されたパッケージがある。つまり、このパッケージでは、半導体チップ５１が、それの能動面５１ａの方をパッケージ基板５３側にして該基板５３に搭載される。そして、半導体チップ５１とパッケージ基板５３との電気的接続は、例えば、半導体チップ５１側の金バンプ５２とパッケージ基板５３側の接続ランド５４とが接続されることでなされる。このパッケージでは、半導体チップ５１にて発熱が多い方のシリコン面５１ｂが露出する表側となるため、放熱効率を上げることができる。尚、図１０において、５５は樹脂からなるアンダーフィル（絶縁性封止材料）である。

また、本実施形態の電子制御装置１は、自動車におけるエンジンルームと車室とを隔てる隔壁６０において、エンジンルーム接続コネクタ５がエンジンルーム内に、車室接続コネクタ６が車室内にそれぞれ存在するよう、且つ、エンジンルーム内に露出する部分の表面積よりも車室内に露出する部分の表面積が大きくなるように設けられている。そのため、エンジンルーム内ワイヤハーネス６３又は車室内ワイヤハーネス６６のいずれも隔壁６０を貫通することなく、効率的な配線回しが可能となり、これら各ワイヤハーネス６３，６６の敷設作業性が向上される。また、電子制御装置１全体をエンジンルーム内に搭載する場合に比べ、搭載環境（特に温度環境）をより緩和することも可能となる。

更に、フランジ７を利用してねじ止めにより隔壁６０に設けるようにしているため、ケース２の熱を隔壁６０へダイレクトに伝達させることができ、放熱性能をより向上させることができる。

更にまた、車室内に露出する部分は完全に防水処理を施していない（施す必要がほとんどない）ため、ケース２の内部空間と車室内とが通気可能となっている。そのため、圧力調整用のフィルタ等を設ける必要がなくなり、電子制御装置１のさらなる簡素化・低コスト化が可能となる。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態の電子制御装置について、図１１に基づいて説明する。尚、図１１において、第１実施形態の電子制御装置１と同様の部材については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。また、図１１（ａ）は、第１実施形態の図２に対応する図（つまり図１のＡ−Ａ断面に相当する図）であり、図１１（ｂ）は、第１実施形態の図３に対応する図（つまり図２のＣ−Ｃ断面に相当する図）である。

図１１に示すように、本実施形態の電子制御装置７０は、第１実施形態の電子制御装置１と比較すると、第１実施形態では各仕切り板１６，１７，１８が夫々ケース２と一体形成されていたのに対し、本実施形態では、三つの仕切り板７３，７４，７５が一つの仕切り板ブロック７７として一体形成されている。そして、この一体形成された仕切り板ブロック７７は、ケース７１に対して自在に着脱可能に構成されている。

そのため、回路基板３をケース７１内に収納する際は、例えば、まずケース７１の外部で、回路基板３を図４（ｂ）のように折り曲げた状態で仕切り板ブロック７７に組み付け、その組み付け後の回路基板３を、仕切り板ブロック７７と共にケース７１内に収納することが可能となる。

そのため、回路基板３の組み付け作業性、ケース７１内への収納作業性をより向上させることができる。なおもちろん、仕切り板ブロック７７を予めケース７１内に収納（固定）しておいてから回路基板３を収納するようにしてもよいが、その場合の作業性は第１実施形態と同等となる。

また、本実施形態では、回路基板３として、熱可塑性樹脂を基材とした一括積層基板が用いられている。この種の一括積層基板としては、ＰＡＬＵＰ基板と呼ばれるものがある。この基板は、基本的には、図１２に示すように、熱可塑性樹脂からなる基材５６の表面に銅箔からなる配線パターン５７をエッチングで形成すると共に、そのパターン形成後の基材５６を所定枚数積層して熱プレスすることで多層化される。そして、配線パターン５７が多層化された部分がリジット部となり、配線パターン５７が一層のみで、その一層の配線パターン５７が一対の基材５６で挟まれた状態の部分がフレキシブル部となる。尚、図１２において、５８は、リジット部における隣接する２つの層の配線パターン５７を導通させるバイアホールである。

このように、熱可塑性樹脂を基材とした一括積層基板を用いることで、電子部品の実装密度を高めることが可能となる。また、積層数を部分的に変更することで、リジット部とフレキシブル部の形成を簡単に行うことができる。更に、加熱することによって基材の樹脂だけを溶かすことができるため、リサイクルし易いという利点もある。

［変形例］
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採り得ることはいうまでもない。

例えば、上記実施形態では、回路基板３を構成するリジット部の数を４つとしたが、これに限らず、コネクタが実装される二つのリジット部と、電子部品が実装される少なくとも一つのリジット部とを備えた構成であれば、リジット部の総数は適宜決めればよい。

但し、リジット部の総数を奇数にすると、その回路基板を同一平面上に展開したとき、両端のリジット部に実装されるコネクタがその同一平面に対して互いに反対の面に（反対向きに）実装されることになり、コネクタ実装工程が複雑化するおそれがある。そのため、リジット部の総数は好ましくは偶数となるようにするとよい。

また、上記実施形態では、各リジット部Ｒ１〜Ｒ４と各フレキシブル部Ｆ１〜Ｆ３とが一体化された構成であったが、リジット部（リジット基板）とフレキシブル部（フレキシブル基板）とを別々に用意してこれらを熱圧着やはんだ付け等によって電気的に接続することにより、回路基板を形成するようにしてもよい。更に、リジット部相互間の接続は、フレキシブル部（フレキシブル基板）に限らず、例えばバスバーやフラットワイヤー等により行うようにしてもよい。

また、上記実施形態では、各コネクタ５，６の各リジット部Ｒ１，Ｒ４への実装を、コネクタピン５ｂ（６ｂ）をスルーホール２１に挿入してはんだ付けすることにより行ったが、コネクタピンをスルーホールに圧入することによりコネクタ実装を行うようにすることもできる。

即ち、図１３に示すように、リジット部８０に設けられた圧入用のスルーホール８２にコネクタピン８１の後端側を圧入するのである。この圧入により、コネクタピン８１がリジット部８０と電気的に接続され、且つ機械的にも固定される。

はんだ付けの場合は、一般に、コネクタピンをスルーホールに挿入する工程と、挿入後のコネクタを固定する工程と、はんだ付け工程とが必要であるが、上記のように圧入による実装方法では、圧入工程のみでコネクタの実装がなされる。そのため、圧入によりコネクタを実装するようにすれば、コネクタの実装工程を簡素化することができ、延いては電子制御装置の製造工程を簡素化することができる。

また、上記実施形態では、両端のリジット部Ｒ１，Ｒ４には各コネクタ５，６のみを実装するようにしたが、これに限らず、コネクタと共に電子部品を実装してもよい。第２実施形態についても同様である。但し、リジット部へのコネクタ実装を図１３で説明した圧入によって行う場合は、圧入工程によってリジット部が歪むおそれがあるため、その場合はコネクタを実装（圧入）するリジット部には電子部品を実装しない方が望ましい。

更に、上記実施形態では、回路基板３を構成する各リジット部Ｒ１〜Ｒ４が平行になるようにしてケース内に収納したが、必ずしも全てのリジット部を平行にする必要はない。図１４に、リジット部Ｒ３とリジット部Ｒ４とが平行とはならないように配置された電子制御装置９０を示す。

尚、図１４では上記二つのリジット部Ｒ３，Ｒ４が互いに平行でない場合を示しているが、これはあくまでも一例であって、他のリジット部相互間も平行でなくてもよいし、フレキシブル部によって折り曲げられる角度も任意である。つまり、フレキシブル部を９０°より大きく折り曲げて隣接する二つのリジット部の各平面がなす角が鋭角になる限り、回路基板は所望の形状にすることが可能である。

但し、回路基板全体をよりコンパクト化して電子制御装置をより効果的に小型化するためには、上記各実施形態のように、全てのリジット部Ｒ１〜Ｒ４が互いに平行となるようにフレキシブル部Ｆ１〜Ｆ３を１８０°折り曲げるようにするのが好ましい。

また、図７のように電子制御装置１を自動車の隔壁６０に設ける場合は、電子制御装置１におけるエンジンルーム内に露出する部分の表面に対し、断熱材を施す等の断熱処理をしてもよい。この場合、カバー４やコネクタハウジング５ａは樹脂製であり、ある程度の断熱性能を備えているため、ケース２の表面にのみ断熱処理を施すようにしてもよい。

このようにすることで、エンジンルーム内の熱が電子制御装置１の内部に伝わるのを抑制でき、電子制御装置１内の温度を車室内の温度と同等のレベルにまで緩和することができる。

また、上記実施形態では、自動車のエンジンを制御する車載電子制御装置に本発明を適用した場合について説明したが、例えばトランスミッションを制御する車載電子制御装置や、ドア等の各種ボデー機器を制御する車載電子制御装置など、種々の車載電子制御装置に対して適用できることはいうまでもない。

更に、自動車に限らず、他の各種機器・装置等を制御するための電子制御装置に対しても本発明を適用することが可能である。

第１実施形態の電子制御装置を表す平面図である。 第１実施形態の電子制御装置の内部構成を表す断面図（図１のＡ−Ａ断面図）である。 第１実施形態の電子制御装置の内部構成を表す断面図（図２のＣ−Ｃ断面図）である。 第１実施形態の電子制御装置から回路基板を取り出した状態を表す説明図であり、（ａ）はケース、（ｂ）は回路基板を表す。 回路基板を平面的に展開した状態を表す説明図である。 第１実施形態の電子制御装置の内部構成を表す断面図（図１のＢ−Ｂ断面図）である。 車両のエンジンルームと車室を隔離する隔壁に電子制御装置を取り付けた状態を表す説明図である。 図７の電子制御装置を車室側からみた状態を表す説明図である。 ポリイミドを基材とした多層フレキシブル基板を説明する説明図である。 半導体チップがパッケージ基板にフリップチップ接続されたパッケージを説明する説明図である。 第２実施形態の電子制御装置の内部構成を表す断面図である。 熱可塑性樹脂を基材とした一括積層基板を説明する説明図である。 リジット部へのコネクタ実装をスルーホールへのコネクタピン圧入により行う場合を表す説明図である。 電子制御装置の他の構成例を表す断面図である。 従来の電子制御装置の構造を表す構成図である。

符号の説明

１，７０，９０・・・電子制御装置、２，７１，９１・・・ケース、３・・・回路基板、４・・・カバー、５・・・エンジンルーム接続コネクタ、５ａ，６ａ・・・コネクタハウジング、５ｂ，６ｂ，８１・・・コネクタピン、６・・・車室接続コネクタ、７・・・フランジ、８・・・ねじ穴、１１・・・電子部品、１１ａ・・・発熱部品、１３・・・放熱ゲル、１６，１７，１８，７３，７４，７５・・・仕切り板、１６ａ，１７ａ，１８ａ・・・挿入部、１６ｂ，１７ｂ，１８ｂ・・・凹部、２１，４９，８２・・・スルーホール、２２・・・はんだ、２６，２７，２８，２９・・・小空間、４１，４２・・・シリコン接着材、４５・・・配線導体、４６・・・カバーレイフィルム、４７・・・層間接着剤、４８・・・プリプレグ、５１・・・半導体チップ、５１ａ・・・能動面、５１ｂ・・・シリコン面、５２・・・金バンプ、５３・・・パッケージ基板、５４・・・接続ランド、５５・・・アンダーフィル、５６・・・基材、５７・・・配線パターン、５８・・・バイアホール、６０・・・隔壁、６２・・・エンジンルーム側コネクタ、６３・・・エンジンルーム内ワイヤハーネス、６５・・・車室側コネクタ、６６・・・車室内ワイヤハーネス、７７・・・仕切り板ブロック、Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３・・・フレキシブル部、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，８０・・・リジット部

Claims (19)

1. 三つ以上のリジット基板が導電部材により三次元的に連接されてなる基板ブロックを備え、前記基板ブロックを構成する各リジット基板のうち両端のリジット基板には、夫々、外部の接続対象コネクタが嵌合されるコネクタが実装されており、前記基板ブロックが、前記両端のリジット基板に実装されているコネクタにおける少なくとも前記接続対象コネクタに嵌合される部分が外部に露出するよう、ケース内に収納されてなる電子制御装置において、
   前記ケースの内部空間には、複数の仕切り板によって少なくとも前記リジット基板と同じ数の小空間が形成され、前記各リジット基板は前記各小空間に各々収納されており、
   前記各仕切り板は、一体形成され、且つ、前記ケースに対して着脱可能に構成されている
   ことを特徴とする電子制御装置。
2. 請求項１記載の電子制御装置であって、
   前記基板ブロックは、隣接する二つのリジット基板における各基板平面のなす角が鋭角となるように、且つ、両端のリジット基板を除く他のリジット基板を内側リジット基板として、該内側リジット基板の両端に連接された各リジット基板の一方が該内側リジット基板の基板平面に対して他方のリジット基板とは反対側に位置するように形成され、
   少なくとも前記内側リジット基板には電子部品が実装され、
   前記両端のリジット基板上のコネクタは、夫々対応するリジット基板において、隣接するリジット基板と対向する面とは反対側の面に、該面と垂直にコネクタピンが立設するように実装されている
   ことを特徴とする電子制御装置。
3. 請求項１又は２記載の電子制御装置であって、
   前記基板ブロックは、当該基板ブロックを構成する各リジット基板が平行となるように形成されている
   ことを特徴とする電子制御装置。
4. 請求項２又は３記載の電子制御装置であって、
   前記基板ブロックを構成する各リジット基板の数は偶数であることを特徴とする電子制御装置。
5. 請求項１〜４いずれかに記載の電子制御装置であって、
   前記導電部材はフレキシブル基板であることを特徴とする電子制御装置。
6. 請求項５記載の電子制御装置であって、
   前記基板ブロックは、前記リジット基板と前記フレキシブル基板とが一体化した一つの回路基板として形成されている
   ことを特徴とする電子制御装置。
7. 請求項６記載の電子制御装置であって、
   前記回路基板は、熱可塑性樹脂を基材とした一括積層基板であることを特徴とする電子制御装置。
8. 請求項１〜７いずれかに記載の電子制御装置であって、
   前記各仕切り板には、前記導電部材が挿入される挿入部が形成されており、
   前記ケースの内部には、前記各小空間と前記挿入部とによって連続した一つの空間が形成される
   ことを特徴とする電子制御装置。
9. 請求項１〜８いずれかに記載の電子制御装置であって、
   前記各仕切り板における、少なくとも前記リジット基板上に実装された電子部品と対向する部分には、凹部が形成されている
   ことを特徴とする電子制御装置。
10. 請求項１〜９いずれかに記載の電子制御装置であって、
    前記ケースおよび前記各仕切り板の材質は金属であることを特徴とする電子制御装置。
11. 請求項１〜１０いずれかに記載の電子制御装置であって、
    前記両端のリジット基板を除く他のリジット基板の少なくとも一つに、発熱する電子部品である発熱部品が実装されており、該発熱部品は、空気よりも熱伝導率の高い部材を介して前記仕切り板に接触している
    ことを特徴とする電子制御装置。
12. 請求項１１記載の電子制御装置であって、
    前記発熱部品は、半導体チップの能動面とは反対側であるシリコン面の方が露出しているパッケージの部品である
    ことを特徴とする電子制御装置。
13. 請求項１〜１２いずれかに記載の電子制御装置であって、
    前記両端のリジット基板にはコネクタピン圧入用のスルーホールが形成されており、
    前記各コネクタは、対応する前記リジット基板に形成された前記スルーホールにコネクタピンの後端側が圧入されることにより、該リジット基板と該コネクタピンとの電気的接続がなされる
    ことを特徴とする電子制御装置。
14. 請求項１３記載の電子制御装置であって、
    前記両端のリジット基板には夫々前記コネクタのみが実装されていることを特徴とする電子制御装置。
15. 請求項１〜１４いずれかに記載の電子制御装置であって、
    当該電子制御装置は車両に搭載され、前記両端のリジット基板に実装された各コネクタの一方に嵌合される前記接続対象コネクタはエンジンルーム内の機器に接続されており、他方に嵌合される前記接続対象コネクタは車室内の機器に接続されている
    ことを特徴とする電子制御装置。
16. 請求項１５記載の電子制御装置であって、
    前記車両内には、前記エンジンルームと前記車室とを隔てる隔壁が設けられており、
    当該電子制御装置は、前記一方のコネクタが前記エンジンルーム内に露出し、前記他方のコネクタが前記車室内に露出するよう、前記隔壁を貫通した状態で該隔壁に設けられている
    ことを特徴とする電子制御装置。
17. 請求項１６記載の電子制御装置であって、
    当該電子制御装置は、前記エンジンルーム内に露出する部分の表面積よりも前記車室内に露出する部分の表面積の方が大きくなるように設けられている
    ことを特徴とする電子制御装置。
18. 請求項１６又は１７記載の電子制御装置であって、
    少なくとも前記エンジンルーム内に露出する部分の表面には、空気よりも熱伝導率の低い断熱材が施されていることを特徴とする電子制御装置。
19. 請求項１６〜１８いずれかに記載の電子制御装置であって、
    当該電子制御装置は、前記ケース内における前記基板ブロックが収納された空間と前記車室内の空間との間で通気可能となるよう構成されている
    ことを特徴とする電子制御装置。

Images