JP4353158B2 - 電子制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子制御装置（ＥＣＵ）における放熱構造に関するものである。

電子制御装置の筐体内において、図２１に示すように、電子部品１１１を実装した回路基板（プリント基板）１１０が配置され、図２２に示すように、回路基板１１０に実装した発熱素子１１２から発生する熱を、放熱部材１０１を介して筐体１００に放熱することが知られている。特に車両用ＥＣＵにおいては放熱部材１０１は高温になる発熱素子１１２を冷却する手段としてよく使われている。この放熱部材１０１は通常、ゴムを代表する弾性物質や、放熱性を向上した樹脂系の接着剤やグリスが使われ、図２２に示すように、筐体１００と発熱素子１１２との間に挟み込んで使用する。あるいは、図２３に示すように、放熱部材１０１は筐体１００と回路基板１１０との間に挟み込んで使用する。

ここで述べる発熱素子１１２とは大電流を流して高発熱する素子であり、通常、パワーＭＯＳトランジスタやパワーダイオード等が使用される。
最近ではＭＯＳトランジスタのＳＭＤタイプの素子も開発され、小型かつ、大電流を扱える部品を回路基板に実装するようになり、この小型部品を小面積の放熱面積で冷却する技術開発が重要になってきた。この部品は、ＥＣＵの機能上では大電流で他の部品を制御する重要な部品であるとともに、製品品質上においても品質を決定付ける部品である。

一方、放熱部材１０１として、ゲル等の流動性を有する材料を使用すると、応力が加わったときにもクラックが発生しない利点があるが、その一方で、衝撃や振動等の外力が加わった場合に、その外力を放熱部材１０１もしくは筐体１００が受け、所定の位置から放熱部材１０１が移動し、狙いの放熱性が発揮できなくなる。

放熱部材１０１を移動しないようにする方法として筐体表面の面粗度を粗くする方法もあるが、放熱部材１０１として流動性を有する材料を使用すると放熱部材１０１の移動を抑制することは難しい。また、特許文献１の実施例３において開示されているように放熱部材１０１の配置面に突起（ダム）を設けて放熱部材１０１を移動しにくくする方法もある。しかし、この方法では発熱素子１１２の配置を特定しなければならないため、発熱素子１１２の配置が多種ある回路基板１１０に対し、少量多種の筐体１００を使うことになり、筐体１００のコストを上げる原因になってしまう。
特開２００３−２８９１９１号公報

本発明はこのような背景の下になされたものであり、その目的は、衝撃や振動等の外力が加わった場合においても放熱部材を介した放熱経路を確保して放熱性の低下を抑制することができる電子制御装置を提供することにある。

請求項１に記載の電子制御装置は、放熱部材として、流動性を有する高分子材料を用いるとともに、放熱部材と筐体内面または台座表面との間に、放熱部材および筐体または台座と化学的または電気的に結合して放熱部材の移動を阻止する膜を配したことを特徴としている。よって、放熱部材として流動性を有する高分子材料を用いることにより、応力が加わってもクラックが生じることがなく、さらに、この場合において放熱部材もしくは筐体に衝撃や振動等の外力が加わった場合に、放熱部材および筐体または台座と化学的または電気的に結合して放熱部材の移動を阻止する膜により、放熱部材の移動が阻止される。これにより、衝撃や振動等の外力が加わった場合においても放熱部材を介した放熱経路を確保して放熱性の低下を抑制することができる。

請求項２に記載の電子制御装置は、放熱部材として、流動性を有する高分子材料を用いるとともに、放熱部材と発熱素子または回路基板との間に、放熱部材および発熱素子または回路基板と化学的または電気的に結合して放熱部材の移動を阻止する膜を配したことを特徴としている。よって、放熱部材として流動性を有する高分子材料を用いることにより、応力が加わってもクラックが生じることがなく、さらに、この場合において放熱部材もしくは筐体に衝撃や振動等の外力が加わった場合に、放熱部材および発熱素子または回路基板と化学的または電気的に結合して放熱部材の移動を阻止する膜により、放熱部材の移動が阻止される。これにより、衝撃や振動等の外力が加わった場合においても放熱部材を介した放熱経路を確保して放熱性の低下を抑制することができる。

請求項３に記載の電子制御装置は、放熱部材として、流動性を有する高分子材料を用いるとともに、放熱部材と筐体内面または台座表面との間に、放熱部材および筐体または台座と化学的または電気的に結合して放熱部材の移動を阻止する膜を配し、さらに、放熱部材と発熱素子または回路基板との間に、放熱部材および発熱素子または回路基板と化学的または電気的に結合して放熱部材の移動を阻止する膜を配したことを特徴としている。よって、放熱部材として流動性を有する高分子材料を用いることにより、応力が加わってもクラックが生じることがなく、さらに、この場合において放熱部材もしくは筐体に衝撃や振動等の外力が加わった場合に、放熱部材および筐体または台座と化学的または電気的に結合して放熱部材の移動を阻止する膜により、放熱部材の移動が阻止される。また、放熱部材もしくは筐体に衝撃や振動等の外力が加わった場合に、放熱部材および発熱素子または回路基板と化学的または電気的に結合して放熱部材の移動を阻止する膜により、放熱部材の移動が阻止される。これにより、衝撃や振動等の外力が加わった場合においても放熱部材を介した放熱経路を確保して放熱性の低下を抑制することができる。

請求項４に記載のように、請求項１または３に記載の電子制御装置において、筐体内面または台座表面における、発熱素子を配置し得る箇所全体に、放熱部材の移動を阻止する膜を配すると、筐体または台座の多様な箇所に移動を阻止する膜が配置してあるため、発熱素子の配置が異なる回路基板に対し共通の筐体を使用することができる。

請求項５に記載のように、請求項１または３に記載の電子制御装置において、筐体内面または台座表面における、放熱が不要な箇所には、放熱部材の移動を阻止する膜に配しないようにすると、コストを低減することができる。

請求項６に記載のように、請求項１〜５のいずれか１項に記載の電子制御装置において、放熱部材として、シリコーン系樹脂材料を用いると、移動を阻止する膜との関係において、シリコーン系樹脂材料の官能基を化学的な結合、もしくは電気的な結合に関与させることができる。

請求項７に記載のように、請求項１〜５のいずれか１項に記載の電子制御装置において、放熱部材として、エポキシ系樹脂材料を用いると、移動を阻止する膜との関係において、エポキシ系樹脂材料の官能基を化学的な結合、もしくは電気的な結合に関与させることができる。

請求項８に記載のように、請求項１，３〜７のいずれか１項に記載の電子制御装置において、筐体または台座の材料として、金属材料を用いると、移動を阻止する膜との関係において、金属材料側の水酸基を化学的な結合、もしくは電気的な結合に関与させることができる。特に、請求項９に記載のように、請求項８に記載の電子制御装置において、金属材料として、アルミを用いると、移動を阻止する膜との関係において、アルミ材料側の水酸基を化学的な結合、もしくは電気的な結合に関与させることができる。

請求項１０に記載のように、請求項１，３〜７のいずれか１項に記載の電子制御装置において、筐体または台座の少なくともその表面での材料として、樹脂を用いると、移動を阻止する膜との関係において、樹脂の官能基を化学的な結合、もしくは電気的な結合に関与させることができる。

請求項１１に記載のように、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の電子制御装置において、放熱部材の移動を阻止する膜として、ベンゼン環または炭化水素長鎖を有する材料を用いると、ベンゼン環により高温材料特性を向上することができるとともに、炭化水素長鎖により低温材料特性を向上することができる。これにより、例えば、車載用の電子制御装置において、搭載環境に適合した移動を阻止する膜とすることが可能となる。

特に、請求項１２に記載のように、請求項１１に記載の電子制御装置において、ベンゼン環または炭化水素長鎖を有する材料として、ポリメチルポリベンゼンアルコール、ポリメチルポリベンゼンアミン、ポリメチルポリベンゼンエポキシ、ポリメチルポリベンゼンスルホン酸、ポリエチルポリベンゼンアルコールのいずれかを用いるとよい。

（第１の実施の形態）
以下、本発明を具体化した第１の実施形態を図面に従って説明する。
図１に、本実施形態における電子制御装置の分解図を示す。図２に、図１の上ケース３の無い状態における、電子制御装置の斜視図を示す。図３には、回路基板に搭載した電子部品（発熱素子）の放熱構造を示す。本実施形態における電子制御装置は車載用電子制御装置であって、車載エンジンを制御するための装置である。即ち、エンジン制御ＥＣＵである。

筐体（ケース）１は、下ケース２と上ケース３よりなる。筐体１（下ケース２および上ケース３）は鉄製またはアルミ製である。あるいは、筐体１（下ケース２および上ケース３）の少なくともその表面での材料として、樹脂を用いてもよい。具体的には、筐体全体を樹脂製とした場合、あるいは、金属の表面に樹脂コーティングをした場合である。下ケース２は四角形状の平板状をなしている。上ケース３は下面が開口した四角箱状をなしている。そして、上ケース３の開口部を下ケース２にて塞ぐように配置され、下ケース２と上ケース３とは例えばネジ止めされている。

筐体１の内部において、電子部品１０を実装した回路基板１１が水平状態で（横にして）収容されている。回路基板１１の上下面において電子部品１０が半田付けにより実装されている。電子部品１０は発熱素子１２を含んでおり、発熱素子１２は回路基板１１の下面に配置されている。回路基板１１に関して、図３に示すように、回路基板１１は多層基板を用いており、絶縁層と導電層とが交互に積層されている。また、回路基板１１にはビアホールが形成され、ビアホール内には導体１１ａが充填されている。回路基板１１の母材としてセラミック基板やエポキシ基板を使用している。また、図３における発熱素子１２に関して、発熱素子１２はパッケージ部品であり、チップ１２ａが樹脂１２ｂによりモールドされているとともに樹脂１２ｂからリードフレーム１２ｃが突出し、当該リードフレーム１２ｃが回路基板１１の表層での導電層に半田付けされている。チップ１２ａにはパワートランジスタやパワーダイオード等が作り込まれている。

このようにして、筐体１内において、発熱素子１２を含めた電子部品１０を搭載した回路基板１１が収容されている。
また、筐体１にはコネクタ２０が取り付けられ、コネクタ２０のピンが回路基板１１と電気的に接続されている。コネクタ２０を介して筐体１の外部においてワイヤを通して当該電子制御装置（回路基板１１）に対しバッテリー、各種センサ、エンジン制御用アクチュエータが接続される。そして、電子制御装置はセンサ信号にてエンジンの運転状態を検知し各種の演算を実行してインジェクタやイグナイタといったアクチュエータを駆動してエンジンを最適な状態で運転させる。

また、図３に示すように、発熱素子１２と筐体１の内面（下ケース２の上面）との間に、熱伝導性を有する放熱部材３０を介在させて発熱素子１２と筐体１とを熱的に結合している。具体的には、放熱部材３０として、母材としての樹脂材に対しフィラーとして金属酸化物を添加したゲル状の物質を用いており、放熱部材３０として、流動性を有する高分子材料を用いている。さらには、放熱部材３０と筐体内面との間には膜４０が配置されている。この膜４０は、放熱部材３０および筐体１と化学的または電気的に結合して放熱部材３０の横方向の移動を阻止している。図３の発熱素子１２に関して、図３の素子背面から放熱部材３０を介して下ケース２へと熱伝達する構成の場合は、発熱素子１２の背面側（下ケース２と向き合う側）にチップ１２ａで発生する熱を逃がすための放熱プレート１２ｄがチップ１２ａと直接接触するように樹脂１２ｂにてモールドされ、且つ放熱部材３０と直接接触するよう片側（片面）が外部に露出している。

なお、図３のように素子の背面から放熱する構造に代わり、図４に示すように、回路基板１１から放熱する構造に適用してもよい。詳しくは、回路基板１１と筐体１の内面（下ケース２の上面）との間に、熱伝導性を有する放熱部材３０を介在させて発熱素子１２と筐体１とを熱的に結合している。このとき、回路基板１１における発熱素子１２の配置領域にはビアホールが多数形成され、このビアホール内に充填した導体１１ａにより発熱素子１２で発生する熱が回路基板１１の裏面（図４での下面）に伝達しやすくなっている。また、回路基板１１において、放熱部材３０との接触部には導体パターン１１ｂが形成され、熱を伝達しやすくなっている。導体パターン１１ｂは熱伝達が十分に達成される場合には無くともよい。

また、図３の移動阻止膜４０は下ケース２の上面に塗布することにより配置しており、その厚みは数μｍ〜数十μｍ程度である。そのため、放熱効率を極度に低下させずに放熱部材３０を固定することができる。なお、移動阻止膜４０の厚みを数μｍ〜数十μｍとしたのは、厚みが厚すぎると放熱効率が低下し、また、薄すぎると均一に塗布することができないからである。

図５に示すように、移動阻止膜４０は、筐体内面（詳しくは、下ケース２の上面）における、発熱素子１２（放熱部材３０）を配置し得る箇所全体に配している。つまり、放熱部材３０が接触する筐体１の内面（下ケース２の上面）のすべてに配置している。このことにより、発熱素子１２が回路基板１１のどの座標にきても、同等の固定効果を得ることができ、共通した筐体１を使用することができる。

また、図５に代わり図６に示すように、筐体内面（下ケース２の上面）における、放熱が不要な箇所には移動阻止膜４０を配しないようにすることもできる。この図５や図６のように、移動阻止膜４０は筐体１に対して塗布する構成としているので、筐体設計が完了後、放熱性が必要な発熱素子１２のみに放熱部材３０を配置すべく変更することができ、設計変更が容易であり、設計変更の開発コストも安価である。例えば、ＥＣＵの熱性能評価後に放熱部材３０は放熱性が必要な発熱素子１２のみに配置し、開発コストを低減することができる。それに加え、例えば、移動阻止膜４０は材料コストと工程設備償却費のバランスを考慮し、図６に示したように移動阻止膜４０の配置箇所を限定することもできる。つまり、図５と図６の比較において、移動阻止膜４０のコストが部分塗布の設備償却コストよりも安価である場合には図５のように筐体内面（下ケース２の上面）での発熱素子１２（放熱部材３０）を配置し得る箇所全体に移動阻止膜４０を配置する。また、移動阻止膜４０のコストが部分塗布の設備償却コストよりも高価である場合には図６のように筐体内面（下ケース２の上面）での発熱素子１２（放熱部材３０）の配置箇所のみに部分的に移動阻止膜４０を配置する。

また、図３に代わり、図７に示すように、発熱素子１２（または回路基板１１）と、筐体１に熱的に結合した台座５０の表面との間に、熱伝導性を有する放熱部材３０を介在させて、発熱素子１２と筐体１とを熱的に結合した場合に適用してもよい。詳しくは、図７において、筐体１内に台座５０がネジ５１により固定されている。ここで、台座５０は筐体１と別体であっても、図８に示すように筐体１と一体化していてもよい（筐体１の内面に台座５５を一体形成してもよい）。

次に、図３の放熱部材３０にシリコーン系材料（シリコーン系樹脂材料）を使用する場合における、移動阻止膜４０と放熱部材３０の化学結合について説明する。
化１に示すように、シリコーン系材料は、官能基として、水酸基やメチル基を有する、あるいはエーテル結合を有している。そこで、図９（ａ）に示すように、放熱部材３０におけるメチル基と移動阻止膜４０におけるエポキシ基との開環反応による共有結合によって結合させる。あるいは、図９（ｂ）に示すように、放熱部材３０における水酸基と移動阻止膜４０における水酸基との脱水反応による共有結合によって結合させる。あるいは、図９（ｃ）に示すように、放熱部材３０における水酸基と移動阻止膜４０におけるメチル基との脱水反応による共有結合によって結合させる。あるいは、図９（ｄ）に示すように、放熱部材３０におけるメチル基と移動阻止膜４０における水酸基との脱水反応による共有結合によって結合させる。

このように、放熱部材３０の官能基（メチル基、水酸基）と移動阻止膜４０の官能基により、縮合反応や開環反応によって、水素結合、分子間力結合、イオン結合、共有結合等により、放熱部材（シリコーン系材料）と膜４０とを結合させる。つまり、放熱部材３０での移動阻止膜４０との関係において、シリコーン系樹脂材料の官能基を化学的な結合に関与させる。

次に、放熱部材３０にエポキシ系材料（エポキシ系樹脂材料）を使用する場合における、移動阻止膜４０と放熱部材３０の化学結合について説明する。

化２に示すように、エポキシ系材料は、官能基として、水酸基、メチル基、エポキシ基を有している。そこで、図１０（ａ）に示すように、放熱部材３０におけるエポキシ基と移動阻止膜４０におけるメチル基との開環反応による共有結合によって結合させる。あるいは、図１０（ｂ）に示すように、放熱部材３０における水酸基と移動阻止膜４０における水酸基との脱水反応による共有結合によって結合させる。あるいは、図１０（ｃ）に示すように、放熱部材３０における水酸基と移動阻止膜４０におけるメチル基との脱水反応による共有結合によって結合させる。あるいは、図１０（ｄ）に示すように、放熱部材３０におけるメチル基と移動阻止膜４０における水酸基との脱水反応による共有結合によって結合させる。

このように、放熱部材３０の官能基（メチル基、水酸基、エポキシ基）と移動阻止膜４０の官能基により、縮合反応や開環反応によって、水素結合、分子間力結合、イオン結合、共有結合等により、放熱部材（エポキシ系材料）と膜４０とを結合させる。つまり、放熱部材３０での移動阻止膜４０との関係において、エポキシ系樹脂材料の官能基を化学的な結合に関与させる。

次に、放熱部材３０にシリコーン系材料を使用する場合における、電気的結合により移動阻止膜４０と放熱部材３０を結合する場合について説明する。

前述のごとくシリコーン系材料は、官能基として水酸基やメチル基を有する、あるいは、エーテル結合を有している。そこで、図１１（ａ）に示すように、放熱部材３０におけるメチル基と移動阻止膜４０におけるエポキシ基との間の電荷の偏り、即ち、正の電荷δ＋を帯びているメチル基と負の電荷δ−を帯びているエポシキ基により結合させる。あるいは、図１１（ｂ）に示すように、放熱部材３０における水酸基と移動阻止膜４０における水素との間の電荷の偏り、即ち、正の電荷δ＋を帯びている水素と負の電荷δ−を帯びている水酸基により結合させる。あるいは、図１１（ｃ）に示すように、放熱部材３０における水酸基と移動阻止膜４０におけるメチル基との間の電荷の偏り、即ち、正の電荷δ＋を帯びているメチル基と負の電荷δ−を帯びている水酸基により結合させる。あるいは、図１１（ｄ）に示すように、放熱部材３０におけるメチル基と移動阻止膜４０における水酸基との間の電荷の偏り、即ち、正の電荷δ＋を帯びているメチル基と負の電荷δ−を帯びている水酸基により結合させる。

このように、放熱部材３０の官能基（メチル基、水酸基）と移動阻止膜４０の官能基における電荷の偏り、即ち、正の電荷δ＋を帯びているものと負の電荷δ−を帯びているものの電荷の偏りにより結合させる。つまり、放熱部材３０での移動阻止膜４０との関係において、シリコーン系樹脂材料の官能基を電気的な結合に関与させる。

次に、放熱部材３０にエポキシ系材料を使用する場合における、電気的結合により移動阻止膜４０と放熱部材３０を結合する場合について説明する。
前述のごとくエポキシ系材料は、官能基として、水酸基、メチル基、エポキシ基を有している。そこで、図１２（ａ）に示すように、放熱部材３０におけるエポシキ基と移動阻止膜４０におけるメチル基との間の電荷の偏り、即ち、正の電荷δ＋を帯びているメチル基と負の電荷δ−を帯びているエポシキ基により結合させる。あるいは、図１２（ｂ）に示すように、放熱部材３０における水酸基と移動阻止膜４０における水素との間の電荷の偏り、即ち、正の電荷δ＋を帯びている水素と負の電荷δ−を帯びている水酸基により結合させる。あるいは、図１２（ｃ）に示すように、放熱部材３０における水酸基と移動阻止膜４０におけるメチル基との間の電荷の偏り、即ち、正の電荷δ＋を帯びているメチル基と負の電荷δ−を帯びている水酸基により結合させる。あるいは、図１２（ｄ）に示すように、放熱部材３０におけるメチル基と移動阻止膜４０における水酸基との間の電荷の偏り、即ち、正の電荷δ＋を帯びているメチル基と負の電荷δ−を帯びている水酸基により結合させる。

このように、放熱部材３０の官能基（メチル基、水酸基、エポキシ基）と移動阻止膜４０の官能基における電荷の偏り、即ち、正の電荷δ＋を帯びているものと負の電荷δ−を帯びているものの電荷の偏りにより結合させる。つまり、放熱部材３０での移動阻止膜４０との関係において、エポキシ系樹脂材料の官能基を電気的な結合に関与させる。

次に、筐体１に金属材料（例えばアルミ）を使用する場合における、移動阻止膜４０と筐体１の化学的あるいは電気的結合について説明する。
図１３（ａ）に示すように、筐体１側の金属表面には通常、水酸基があり、移動阻止膜４０におけるメチル基と筐体金属側における水酸基との脱水反応による共有結合によって結合させる。あるいは、図１３（ｂ）に示すように、移動阻止膜４０における水酸基と筐体金属側における水酸基との脱水反応による共有結合によって結合させる。あるいは、図１３（ｃ）に示すように、移動阻止膜４０における水素と筐体金属側における水酸基との脱水反応による共有結合によって結合させる。

このように、移動阻止膜４０における水酸基やメチル基や水素と、筐体側の金属表面に在る水酸基により、化学的に結合させる。つまり、筐体１での移動阻止膜４０との関係において、金属材料（例えばアルミ）側の水酸基を化学的な結合に関与させる。

あるいは、図１４（ａ）に示すように、移動阻止膜４０におけるメチル基と筐体金属側の水酸基との間の電荷の偏り、即ち、正の電荷δ＋を帯びているメチル基と負の電荷δ−を帯びている水酸基により結合させる。あるいは、図１４（ｂ）に示すように、移動阻止膜４０における水素と筐体金属側における水酸基との間の電荷の偏り、即ち、正の電荷δ＋を帯びている水素と負の電荷δ−を帯びている水酸基により結合させる。

このように、移動阻止膜４０におけるメチル基または水素と、筐体側の金属表面に在る水酸基により、電気的に結合させる。つまり、筐体１での移動阻止膜４０との関係において、金属材料（例えばアルミ）側の水酸基を電気的な結合に関与させる。

また、筐体全体を樹脂とした場合あるいは金属表面に樹脂コーティングをした場合は、この樹脂材料の表面に出る官能基を用いて移動阻止膜４０と化学的な結合、もしくは電気的な結合を行うようにする。つまり、筐体または台座の少なくとも表面での材料として樹脂を用いる場合においては、移動阻止膜４０との関係において、樹脂の官能基を化学的な結合、もしくは電気的な結合に関与させる。

ここで、放熱部材３０と移動阻止膜４０との特性の違いについて言及する。放熱部材３０もメチル基、水酸基などの官能基を備えるが、放熱特性など所望の特性を優先させることにより、例えば筐体１との結合においてはその官能基による結合が十分ではない。そこで本実施形態においては、放熱部材３０と例えば筐体１との間の結合のためのバッファ（介在物）として機能する移動阻止膜４０を配置している。この移動阻止膜４０は、炭化水素長鎖などを基材とし、かつ、官能基の負の電荷δ−あるいは正の電荷δ＋の偏りが放熱部材３０のそれに比べて大きくなるようにし、電気的結合力を高め、ひいては化学反応性を高めて化学結合力を高めるようにしたものである。化学反応性は、反応のためのポテンシャルエネルギーを超えるためのエネルギーが与えられることにより促進されるものであり、その一要因として、電荷の偏りを高めることが挙げられる。従って、移動阻止膜４０は、放熱部材３０と筐体である金属或いは樹脂との電気的結合力あるいは化学反応性よりも、放熱部材３０、及び、筐体である金属或いは樹脂に対しての電気的結合力が高いもの、あるいは化学反応性が高く化学的結合力が高いもの、といえる。なお、電気的な結合と化学的な結合は同時に発生するものと考えられるが、上記のように、放熱部材３０よりも電気的な結合力あるいは化学的な結合力が高いことが移動阻止膜４０に重要である。

さらに他にも、図１５に示すように、移動阻止膜４０と放熱部材３０との界面は硬化していてもよい。つまり、移動阻止膜４０での表層部４０ａと放熱部材３０の表層部３０ａとが硬化した部位となっている。この硬化のためには、移動阻止膜４０と放熱部材３０とを接触させた後に、しばらく放置する、あるいは、加熱することにより、硬化させる。

このとき、放熱部材３０を厚さ方向において全て硬化させることは望ましくない。なぜなら、発熱素子１２（または回路基板１１）と放熱部材３０の線膨張差により剥がれが発生するからである。ただし、上記の線膨張差に差異がない場合にはこの限りではない。

車載用電子制御装置であって、かつ、エンジンルームに当該電子制御装置を配置する場合においては、温度環境が厳しいものとなる。その場合には次のようにする。
電子制御装置の使用環境としては−４０〜１５０℃となる。このような仕様においては、筐体材料には、例えば、アルミニウム合金や、鉄、鉄板樹脂コーティング品、ポリアミド樹脂材料、ポリブチレンテレフタレート樹脂材料を用いる。なお、温度がさほど厳しくない搭載箇所であればポリプロピレンなどの安価な材料を用いてもよい。また、放熱部材３０における基材としてはシリコーン系樹脂、エポキシ系樹脂を用いる。

さらに、これに適合する移動阻止膜４０の材料としては、例えば、フェノール、アルコール、カルボン酸、カルボン酸塩、チオカルボン酸、スルホン酸、アミド、ヒドロペルオキシド、ポリメチルアミン、メチル基などを有する材料を用いるとよい。

ここで、車両での搭載温度（−４０〜１５０℃）の厳しい環境に耐え得る移動阻止膜４０の構造にするためには、図１６に示すような構造の材料を選ぶ。図１６において、放熱部材３０側との結合用の官能基、および、筐体金属側との結合用の官能基として、メチル基、アミノ基、スルホ基、水酸基、カルボシキル基を有する。また、この両方の官能基の間において、ベンゼン環と炭化水素鎖を有している。ここで、低温方向には、炭化水素鎖を長くするなどして低温で硬化しないようにし、高温方向には、ベンゼン環を炭化水素鎖（分子長鎖）の間に挟み込むなどして高温でも分解しないようにするとよい。このように、移動阻止膜４０として、ベンゼン環または炭化水素長鎖を有する材料を用いると、ベンゼン環により高温材料特性を向上することができるとともに、炭化水素長鎖により低温材料特性を向上することができる。これにより、車載用の電子制御装置において、搭載環境に適合した移動を阻止する膜とすることが可能となる。

このベンゼン環または炭化水素長鎖を有する材料（移動阻止膜４０の構造）として、例えば、ポリメチルポリベンゼンアルコール、ポリメチルポリベンゼンアミン、ポリメチルポリベンゼンエポキシ、ポリメチルポリベンゼンスルホン酸、ポリエチルポリベンゼンアルコールなどを挙げることができる。ここで列挙した材料は、要は、（ｉ）複数のメチル基をもつアルコールやアミン等、あるいは、（ｉｉ）複数のベンゼン環をもつアルコールやアミン等、あるいは、（ｉｉｉ）複数の水酸基をもつアルコールやアミン等、あるいは、（ｉｖ）複数のメチル基、複数のベンゼン環、複数の水酸基を適宜組合わせたアルコールやアミン等のことを言う。

より具体的に材料としては、モノマーをつくる材料としてはプロリン、フェニルアラニン、アンチパイン、キモスタチン、ベスタチン、キヌレニン、チロシン、メチルキノリール、ヌルファメチゾール、チラミンなどがある。

以上のごとく、本実施形態は下記の特徴を有する。
図３，７に示すように、放熱部材３０として、流動性を有する高分子材料を用いるとともに、放熱部材３０と筐体内面または台座表面との間に、放熱部材３０および筐体１または台座５０と化学的または電気的に結合して放熱部材３０の移動を阻止する膜４０を配した。よって、放熱部材３０として流動性を有する高分子材料を用いることにより、応力が加わってもクラックが生じることがなく、さらに、この場合において放熱部材３０もしくは筐体１に衝撃、振動の負荷、温度サイクル、重力などの外力が加わった場合に、放熱部材３０および筐体１または台座５０と化学的または電気的に結合して放熱部材３０の移動を阻止する膜４０により、放熱部材３０の移動が阻止される。これにより、衝撃や振動等の外力が加わった場合においても放熱部材３０を介した放熱経路を確保して放熱性の低下を抑制することができる。従って、放熱部材３０が流れて移動してしまうのを物理的に防止するダム的構成をわざわざ筐体に設ける必要が無く、放熱部材３０を配置する箇所の筐体表面（筐体内面）に不必要に凹凸を設けない、実質的に平らな状態にすることができる。

また、図５に示すように、筐体内面（または台座表面）における、発熱素子１２を配置し得る箇所に、放熱部材３０の移動を阻止する膜４０を配することにより、筐体１（または台座）の多様な箇所に移動阻止膜４０が配置してあるため、多様な品種の回路基板（プリント基板）１１について、発熱素子１２の配置が異なる回路基板１１に対して共通の筐体１を使用することができる。これにより、大幅なコストダウンを図りつつ、高効率な放熱性を有した構造をもつ筐体１とすることができる。

また、図６に示すように、筐体内面（または台座表面）における、放熱が不要な箇所には、放熱部材３０の移動を阻止する膜４０に配しないようにすることにより、コストを低減することができる。

なお、本実施形態の電子制御装置の形成手順（組立順序）について簡単に説明するならば次のとおりである。
まず、図１〜図３において、筐体１の内面（下ケース２の上面）に移動阻止膜４０を塗布する。移動阻止膜４０は、膜厚管理ができる方法を用いるのが好ましい。その方法として、刷毛塗り方式、ディップ方式、スプレー塗布方式、スピン塗布方式などを使い、下側筐体側に成膜する。この膜厚管理は発熱素子から生じた熱の必要放熱特性により決めればよく、必要放熱特性（量）が高いほど、前述の列挙した順序で成膜方法を変更して薄く成膜すればよい。その上に、放熱部材３０を塗布する。この塗布は、回路基板１１の下ケース２への組み付け公差による空隙の公差により放熱部材の膜厚が決まるため、移動阻止膜４０のように膜厚管理を必要としない通常の塗布の方法で行なうことができる。さらに、コネクタ２０と一体化された回路基板１１を、発熱素子１２が放熱部材３０上にくるように搭載、固定し、上ケース３を被せ、固定して電子制御装置（筐体１）を形成する。
（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態を、第１の実施の形態との相違点を中心に説明する。

図１７には図３に代わる本実施形態における放熱構造を示す。
第１の実施の形態においては、図３，７に示すように、放熱部材３０と筐体内面または台座表面との間に、放熱部材３０および筐体１または台座５０と化学的または電気的に結合して放熱部材３０の移動を阻止する膜４０を配した。これに対し、図１７に示す本実施形態においては、放熱部材３０と発熱素子１２との間に、放熱部材３０および発熱素子１２と化学的または電気的に結合して放熱部材３０の移動を阻止する膜６０を配している。この膜６０は第１の実施形態で説明した移動阻止膜４０と同じものである。図１７では発熱素子１２におけるモールド樹脂１２ｂおよび放熱プレート１２ｄ（金属）と、移動阻止膜６０とが接触している。

本実施形態においては、放熱部材３０として流動性を有する高分子材料を用いることにより、応力が加わってもクラックが生じることがなく、さらに、この場合において放熱部材３０もしくは筐体１に衝撃や振動等の外力が加わった場合に、放熱部材３０および発熱素子２１と化学的または電気的に結合して放熱部材３０の移動を阻止する膜６０により、放熱部材３０の移動が阻止される。これにより、衝撃や振動等の外力が加わった場合においても放熱部材３０を介した放熱経路を確保して放熱性の低下を抑制することができる。

図１７では放熱部材３０と発熱素子１２との間に移動阻止膜６０を配置したが、図１８に示すように、放熱部材３０と回路基板１１との間に移動阻止膜６０を配置してもよい。つまり、図４に代わる図１８に示すように、放熱部材３０と回路基板１１との間に、放熱部材３０および回路基板１１と化学的または電気的に結合して放熱部材３０の移動を阻止する膜６０を配する。この場合の作用効果は図１７の場合と同じである。なお、図１８では回路基板１１における導体パターン１１ｂ（金属）と移動阻止膜６０が接触しているが、導体パターン１１ｂを設けずに回路基板１１の絶縁層（樹脂）と移動阻止膜６０とを接触させてもよい。

この場合（図１７，１８）においても、放熱部材３０よりも、移動阻止膜６０のほうが発熱素子１２（または回路基板１１）との電気的あるいは化学的結合力が高く、かつ放熱部材３０との結合力も高いので第１の実施形態と同様に放熱部材３０の移動が阻止される。
（第３の実施の形態）
次に、第３の実施の形態を、第１，２の実施の形態との相違点を中心に説明する。

図１９に本実施形態における放熱構造を示す。
本実施形態においては、図１７の構成（移動阻止膜６０を配置した構成）と図３の構成（移動阻止膜４０を配置した構成）を組み合わせている。つまり、図１９において、放熱部材３０と筐体内面（または台座表面）との間に移動阻止膜４０を配するとともに、放熱部材３０と発熱素子１２との間に移動阻止膜６０を配している。このようにすることにより、移動阻止膜４０を配置したことによる作用効果（第１の実施の形態で説明した作用効果）と、移動阻止膜６０を配置したことによる作用効果（第２の実施の形態で説明した作用効果）が得られ、その結果、放熱部材３０の移動をより確実に阻止することができる。

詳しくは、放熱部材３０として流動性を有する高分子材料を用いることにより、応力が加わってもクラックが生じることがなく、さらに、この場合において放熱部材３０もしくは筐体１に衝撃や振動等の外力が加わった場合に、移動阻止膜４０により放熱部材３０の移動が阻止されるとともに移動阻止膜６０により放熱部材３０の移動が阻止される。これにより、衝撃や振動等の外力が加わった場合においても放熱部材３０を介した放熱経路を確保して放熱性の低下を抑制することができる。

また、図１８の構成（移動阻止膜６０を配置した構成）と図４の構成（移動阻止膜４０を配置した構成）を組み合わせて、図２０に示すようにしてもよい。図２０において、放熱部材３０と筐体内面（または台座表面）との間に移動阻止膜４０を配するとともに、放熱部材３０と回路基板１１との間に移動阻止膜６０を配している。このようにすることによっても、移動阻止膜４０を配置したことによる作用効果（第１の実施の形態で説明した作用効果）と、移動阻止膜６０を配置したことによる作用効果（第２の実施の形態で説明した作用効果）が得られ、その結果、放熱部材３０の移動をより確実に阻止することができる。

第１の実施形態における電子制御装置の分解図。 電子制御装置の斜視図。 回路基板に搭載した発熱素子の放熱構造図。 回路基板に搭載した発熱素子の放熱構造図。 下ケースの平面図。 下ケースの平面図。 回路基板に搭載した発熱素子の放熱構造図。 回路基板に搭載した発熱素子の放熱構造図。 （ａ）〜（ｄ）は放熱部材・移動阻止膜間の化学的結合を説明するための説明図。 （ａ）〜（ｄ）は放熱部材・移動阻止膜間の化学的結合を説明するための説明図。 （ａ）〜（ｄ）は放熱部材・移動阻止膜間の電気的結合を説明するための説明図。 （ａ）〜（ｄ）は放熱部材・移動阻止膜間の電気的結合を説明するための説明図。 （ａ）〜（ｃ）は移動阻止膜・筐体間の化学的結合を説明するための説明図。 （ａ），（ｂ）は移動阻止膜・筐体間の電気的結合を説明するための説明図。 回路基板に搭載した発熱素子の放熱構造図。 移動阻止膜の構造説明のための図。 第２の実施の形態における発熱素子の放熱構造図。 発熱素子の放熱構造図。 第３の実施の形態における発熱素子の放熱構造図。 発熱素子の放熱構造図。 背景技術における電子制御装置の分解図。 背景技術における発熱素子の放熱構造図。 背景技術における発熱素子の放熱構造図。

符号の説明

１…筐体、１０…電子部品、１１…回路基板、１２…発熱素子、３０…放熱部材、４０…移動阻止膜、５０…台座、６０…移動阻止膜。

Claims (12)

1. 筐体（１）内において、発熱素子（１２）を含めた電子部品（１０）を搭載した回路基板（１１）が収容されるとともに、発熱素子（１２）または回路基板（１１）と、筐体（１）の内面または筐体（１）に熱的に結合した台座（５０）の表面との間に、熱伝導性を有する放熱部材（３０）を介在させて、発熱素子（１２）と筐体（１）とを熱的に結合した電子制御装置において、
   前記放熱部材（３０）として、流動性を有する高分子材料を用いるとともに、前記放熱部材（３０）と筐体内面または台座表面との間に、前記放熱部材（３０）および前記筐体（１）または台座（５０）と化学的または電気的に結合して前記放熱部材（３０）の移動を阻止する膜（４０）を配したことを特徴とする電子制御装置。
2. 筐体（１）内において、発熱素子（１２）を含めた電子部品（１０）を搭載した回路基板（１１）が収容されるとともに、発熱素子（１２）または回路基板（１１）と、筐体（１）の内面または筐体（１）に熱的に結合した台座（５０）の表面との間に、熱伝導性を有する放熱部材（３０）を介在させて、発熱素子（１２）と筐体（１）とを熱的に結合した電子制御装置において、
   前記放熱部材（３０）として、流動性を有する高分子材料を用いるとともに、前記放熱部材（３０）と前記発熱素子（１２）または前記回路基板（１１）との間に、前記放熱部材（３０）および前記発熱素子（１２）または前記回路基板（１１）と化学的または電気的に結合して前記放熱部材（３０）の移動を阻止する膜（６０）を配したことを特徴とする電子制御装置。
3. 筐体（１）内において、発熱素子（１２）を含めた電子部品（１０）を搭載した回路基板（１１）が収容されるとともに、発熱素子（１２）または回路基板（１１）と、筐体（１）の内面または筐体（１）に熱的に結合した台座（５０）の表面との間に、熱伝導性を有する放熱部材（３０）を介在させて、発熱素子（１２）と筐体（１）とを熱的に結合した電子制御装置において、
   前記放熱部材（３０）として、流動性を有する高分子材料を用いるとともに、
   前記放熱部材（３０）と筐体内面または台座表面との間に、前記放熱部材（３０）および前記筐体（１）または台座（５０）と化学的または電気的に結合して前記放熱部材（３０）の移動を阻止する膜（４０）を配し、さらに、
   前記放熱部材（３０）と前記発熱素子（１２）または前記回路基板（１１）との間に、前記放熱部材（３０）および前記発熱素子（１２）または前記回路基板（１１）と化学的または電気的に結合して前記放熱部材（３０）の移動を阻止する膜（６０）を配したことを特徴とする電子制御装置。
4. 筐体内面または台座表面における、発熱素子（１２）を配置し得る箇所全体に、前記放熱部材（３０）の移動を阻止する膜（４０）を配したことを特徴とする請求項１または３に記載の電子制御装置。
5. 筐体内面または台座表面における、放熱が不要な箇所には、放熱部材（３０）の移動を阻止する膜（４０）に配しないことを特徴とする請求項１または３に記載の電子制御装置。
6. 前記放熱部材（３０）として、シリコーン系樹脂材料を用いたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の電子制御装置。
7. 前記放熱部材（３０）として、エポキシ系樹脂材料を用いたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の電子制御装置。
8. 前記筐体（１）または台座（５０）の材料として、金属材料を用いたことを特徴とする請求項１，３〜７のいずれか１項に記載の電子制御装置。
9. 前記金属材料として、アルミを用いたことを特徴とする請求項８に記載の電子制御装置。
10. 前記筐体（１）または台座（５０）の少なくともその表面での材料として、樹脂を用いたことを特徴とする請求項１，３〜７のいずれか１項に記載の電子制御装置。
11. 前記放熱部材（３０）の移動を阻止する膜（４０，６０）として、ベンゼン環または炭化水素長鎖を有する材料を用いたことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の電子制御装置。
12. 前記ベンゼン環または炭化水素長鎖を有する材料として、ポリメチルポリベンゼンアルコール、ポリメチルポリベンゼンアミン、ポリメチルポリベンゼンエポキシ、ポリメチルポリベンゼンスルホン酸、ポリエチルポリベンゼンアルコールのいずれかを用いたことを特徴とする請求項１１に記載の電子制御装置。

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