JP4825248B2 - 電子制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子制御装置に関し、詳細には、回路基板をケースに取り付ける際の基板取付け技術に関する。

従来より、電子制御装置では、ケースの周壁から突設された載置部を利用して、電子部品が実装された回路基板を取付固定する構造となっている（特許文献１参照）。
特開２００３−２５８４５１号公報

通常、この種の構造では、施工上の理由によりケースの載置部とケースの周壁との間の縁には、Ｒ状の曲面部が形成されている。

そのため、回路基板を載置部に水平に取付けるため、このＲ状の曲面部を避けて回路基板を取付ける必要があり、その分、ケースが大型化してしまうという問題があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ケースの小型化が可能な電子制御装置を提供することである。

かかる課題を解決するために、本発明は、底面の外周から周壁が立設されると共に天面が開口されたケースと、前記天面側に回路基板が載置される平面状の基板当接面を有し、前記ケースの周壁から少なくとも前記回路基板の外周のうちの四隅の一部に対応した位置に突設される載置部と、を備える電子制御装置において、前記載置部と前記周壁との間の縁には、当該縁に沿って溝部が穿設されており、前記溝部は、前記周壁の内壁面から前記基板当接面にかけて当該基板当接面よりも低くなるように穿設されていることを特徴とする。

本発明によれば、載置部と周壁との間の縁に、当該縁に沿って周壁の内壁面から基板当接面にかけて当該基板当接面よりも低くなるように穿設された溝部を設けたため、基板を周壁のぎりぎりまで配置しても水平に取付固定でき、その分ケースを小型化することが可能となる。

以下、本発明を適用した具体的な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は本実施形態の電子制御装置をカバー側から見たときの全体斜視図、図２は図１の分解斜視図、図３は本実施形態の電子制御装置をケース側から見たときの全体斜視図、図４はケースを開口側より見たときの平面図、図５は図４のＡ−Ａ断面図である。

本実施形態の電子制御装置は、例えば自動車用のエンジン制御ユニット等で使用されるもので、回路基板を構成するプリント配線板１と、このプリント配線板１を収納するケース２と、ケース２内に固定したプリント配線板１を覆うカバー３と、を有して構成されている。電子制御装置は、例えば自動車用のエンジン制御ユニットやステアリング制御ユニット或いはブレーキ制御ユニット等に使用され、自動車車体に取付けられる。

プリント配線板１は、図２に示すように、例えばガラスエポキシ樹脂等の絶縁樹脂材等をベースとして、そのベースの表裏面に配線回路パターンを形成すると共に電子部品を実装することで電気回路部を構成している。電気回路部は、単層基板であれば表面と裏面に配線回路パターンを形成して構成され、多層基板であれば間に挟まれる中間基板にも配線回路パターンを形成して構成される。配線回路パターンは、図示を省略する絶縁層によってその表面が覆われて保護されている。なお、図２では、配線回路パターンは、絶縁層で覆われることから図示していない。

プリント配線板１に実装される電子部品には、エンジン制御ユニットではそのユニットを構成するための各種電子部品が使用され、例えばコンデンサ、コイル、トランジスタ、半導体ＩＣ等が用いられる。電子部品のうち、５ａ、５ｂは比較的発熱性の高い電子部品（例えば、パワートランジスタやインバータ等）を示しており、本実施形態では、複数種類ある電子部品のうち、この電子部品５ａ、５ｂのみを図示してあり、その他の電子部品は図示を省略してある。

また、プリント配線板１のケース２への取り付け面となる裏面には、外部コネクタと接続されるコネクタ６が取り付けられている。コネクタ６は、プリント配線板１の平面視長方形状をなす長手方向の一側縁寄りで、かつ該長手方向長さの中央部近傍の位置に設けられている。プリント配線板１の中で熱変形量が多いのが、このコネクタ６が取付けられる部位である。そして、前記プリント配線板１は、後述するケース２内の四隅からケース２の内方に向かって延設して設けられた基板固定部１２（載置部）に載せられ、基板四隅から同様にケース２の内方に向かった位置に形成された取付孔７に挿通されるネジ８にて固定される。

また、プリント配線板１には、ケース２に設けられた位置決めピン９に挿入されて当該プリント配線板１のケース２に対する装着位置を固定させる位置決め孔１０が設けられている。このとき、位置決めピン９と位置決め孔１０とは遊嵌されており、両部材間はクリアランスが形成されている。

ケース２は、図２に示すように、天面が開口した略四角形状の有底箱状体に形成されていて、底面２ａの外周には周壁２ｂが立設されている。また、ケース２の底面２ａには、前記したコネクタ６の接続口を外部に突出させるためのコネクタ挿通孔１１が設けられている。本実施形態では、このようなケース２を、放熱性に優れたアルミニウム、鉄、ステンレス鋼等の金属材料から形成している。

そして、ケース２の周壁２ｂからは、前記したプリント配線板１をケース２に取付固定するための載置部としての基板固定部１２が突出形成されている。本実施形態では、図４に示すように、ケース２の四隅から、ケース２の内方に向かって延設された位置と、コネクタ挿通孔１１と反対側位置のケース長手方向中央位置近傍にも、同様にケース２の内方に向けて基板固定部１２が部分的に突設されている。

基板固定部１２の天面は、プリント配線板１に対して面接触状態で接するように平面状に形成されていて基板当接面１２ａとして機能する。また、基板固定部１２の基板当接面１２ａには、プリント配線板１をネジ８で固定させるためのネジ孔１３が形成されている。さらに、本実施形態では、この基板固定部１２にケース２の小型化を図るための溝部１５が穿設されている。

具体的には図５に示すように、溝部１５は、周壁２ｂの内壁面２ｄから基板固定部１２の基板当接面１２ａにかけて当該基板当接面１２ａよりも距離Ｄだけ低くなるような段部１５ａとして穿設され、さらに、本実施形態では、周壁２ｂの内壁面２ｄと面一に穿設して形成されている。このような溝部１５は、図４に示すように、ケース２の四隅ならびにケース長手方向中央位置に設けられた５つの基板固定部１２全てに設けられており、また、基板固定部１２と周壁２ｂとの間の縁に、当該縁に沿って設けられている。

また、ケース２には、図２、図４に示すように、放熱用台座１４が設けられている。この放熱用台座１４は、プリント配線板１に実装される他の電子部品に対して発熱量の多い電子部品５ａ、５ｂと対応する位置に設けられており、この上に電子部品５ａ、５ｂを配置させることで当該電子部品５ａ、５ｂで発生した熱をケース２を介して外部へ放熱させるものである。本実施形態では、放熱用台座１４は、コネクタ挿通孔１１とは反対側の左右隅部にそれぞれ設けられている。なお、放熱用台座１４は、プリント配線板１において放熱が要求される発熱領域（発熱部品の実装領域）に対応して形成され、１つ或いは複数設けることができ、また、放熱用台座１４の形状、面積は放熱要求領域に併せて適宜設定されるものである。

また、放熱用台座１４の上面１４ａは、基板固定部１２の基板当接面１２ａより一段低く形成されていて、この上面１４ａには放熱材１７が載置されるようになっている。すなわち、放熱用台座１４の上面１４ａは、前記した基板固定部１２にプリント配線板１を載せたときに、このプリント配線板１との間に絶縁空間として機能する微小隙間Ｓを有する高さとされている。なお、放熱用台座１４の上面１４ａは、凹凸の無い平坦面とされ、電子部品５ａ、５ｂから放熱された熱を効率よく筐体へ伝熱させるための放熱伝達面として機能する。以下、放熱用台座１４の上面１４ａを、放熱用伝達面１４ａと称する。

そして、本実施形態では、このようにして放熱伝達面１４ａとプリント配線板１との間に形成された微小隙間Ｓに放熱材１７を載せることで、基板固定部１２の基板当接面１２ａと面一の状態となるように設計し、プリント配線板１を基板固定部１２の基板当接面１２ａと放熱材１７とに密着させて配置させるようにしている。なお、放熱材１７は、熱伝導性に優れたセラミックス粉等を含んだ弾性的なシート状又はゲル状のシリコン材料から形成され、電子部品５から発生された熱を放熱用台座１４の放熱伝達面１４ａに逃がし、プリント配線板１が高温となるのを抑制、または防止している。

また、図４に示すように、電子部品５ａ、５ｂに対応したプリント配線板１の領域（図４中Ｔ１、Ｔ２）は、放熱用台座１４の放熱伝達面１４ａに、放熱材１７を介して弾性的に支承されている。このため、車両振動等によるプリント配線板１の変形や、振動を効果的に吸収することができる。なお、本実施形態では、放熱伝達面１４ａは凹凸の無い平坦面としたが、凹凸を設けても良く、そのようにすれば放熱伝達面１４ａと放熱材１７との接触面積が多くなり、放熱効果を高めることができる。

さらに、図４、５に示すように、放熱伝達面１４ａには、ケース２と配線回路パターンとの接触を抑制する接触防止手段である突起部３５が設けられている。この突起部３５は、放熱用台座１４の上面周縁部１４ｂ、１４ｃに前記プリント配線板１に向かって突出している。突起部１５は、四隅をネジ８で固定したプリント配線板１が電子部品５ａ、５ｂから発せられる熱、もしくは車両振動を受けて変形したときに前記放熱用台座１４の上面周縁部１４ｂ、１４ｃに接触することから、この上面周縁部１４ｂと１４ｃとが連結している放熱用台座１４に設けている。特に、本実施形態では、プリント配線板１の熱変形量が最大となるコネクタ６の近傍部に、前記突起部３５を設けている。

突起部３５は、基板固定部１２上にネジ止めされた変形前のプリント配線板１に対しては接触せず、該プリント配線板１が変形したときに接触する高さとされている。前記突起部３５の配置位置は、プリント配線板１の大きさによりその位置が適宜設定される。

突起部３５と放熱伝達面１４ａと基板固定部１４の基板当接面１４ａとの関係は、図５に示すとおり放熱伝達面１４ａ、突起部３５、基板固定部１２の基板当接面１２ａの順でその高さが高くなっている。この関係を式で表すと、基板当接面１２ａ＞突起部３５＞放熱伝達面１４ａなる関係とされている。

また、突起部３５と対向するプリント配線板１の部位４には、図５で示すように、プリント配線板１の変形によって突起部３５とプリント配線板１とが接触し絶縁層を破って配線回路パターンと接触してショートすることを防止するために、配線回路が形成されていない部位４を設けている。別の見方をすると、配線回路パターンを形成していない部位４に接触するように、前記突起部３５の位置を決めて設けている。図５では、突起部３５と対向するプリント配線板１の部位４を配線回路パターンを形成していない部位として網掛けＮで表している。

また、図３に示すように、ケース２には冷却効果を高めるための放熱フィン１６が設けられている。この放熱フィン１６は、各放熱用台座１４が設けられた部位と対応するケース裏面に設けられている。また、ケース２には、この電子制御装置を車体に固定するための固定用ブラケット１８、１９が設けられている。また、ケース２の四隅のうち対角となる角部には、プリント配線板１を覆って配置されるカバー３の取付け位置を規制するための一対のカバー位置決め片２０、２０が形成されている。また、ケース２の四隅には、カバー３を取り付けるためのカバー取付けネジ孔２１が形成されている。さらに、このケース２の開口外周縁部には、カバー３を接着固定させるためのシール溝２２が全周に亘って形成されている。

カバー３は、図１、２に示すように、ケース２と同様、放熱性に優れたアルミニウム、鉄、ステンレス鋼等の金属材料から形成されており、ケース２内に固定したプリント配線板１を覆ってケース２に装着される。本実施形態では、カバー３は、平面視矩形状をなす平板とされている。このカバー３には、ケース２内の圧力を調整する呼吸フィルター２３を取り付けるフィルター取付け孔２４が形成されている。フィルター取付け孔２４の周囲には、ケース２内への水の進入を防止する防護壁２５が設けられている。

また、カバー３の四隅のうち対角となる角部には、一対のカバー位置決め片２０、２０間に嵌入されて位置決めされる位置決め部２７が形成されている。また、カバー３の四隅には、前記ケース２に形成されたカバー取付けネジ孔２１に固定ネジ２８でネジ止めするための固定ネジ取付け孔２９が形成されている。さらに、カバー３の裏面には、カバー３の外周に沿ってケース２に形成されたシール溝２２に接着材等のシール材３０と共に挿入される環状突起部３ａが形成されている。

次に、上述のように構成された電子制御装置の組立手順について説明する。

先ず、図２に示すように、２箇所の放熱用台座１４の上面１４ａに放熱材１７を取り付け、ケース２の外周囲に形成されたシール溝２２内にシール材３０を充填し、ケース２にプリント配線板１を取り付ける。プリント配線板１をケース２に取り付けるには、２箇所に形成した位置決め孔１０をケース２の位置決めピン９に遊嵌させると共に、プリント配線板１の四隅を各基板固定部１２上に載せる。また、このとき、コネクタ６をコネクタ挿入孔１１よりケース２外方へ突出させる。

そして、ネジ８を取付孔７を介してネジ孔１３に螺合する。この結果、プリント配線板１は、四隅とコネクタ挿入孔１１が設けられた位置とは反対側の側縁部中央に設けられた合計５箇所の基板固定部１２上に固定される。また、プリント配線板１は、放熱材１７と隙間なく密着する。このプリント配線板１は、前記５箇所の基板固定部１２と放熱材１７と密着する部位以外は、ケース２の底面２ａに対して接触することなく所定の空間を有したフローティング配置とされる。

次に、カバー３の対角に形成した２箇所の位置決め部２７を、ケース２に形成した一対のカバー位置決め片２０、２０間に嵌入させる。また、このとき、ケース２の裏面に形成された環状突条部３ａをシール溝２２内に挿入させて固定ネジ２８を前記カバー３に形成した固定ネジ取付け孔２９を介して前記ケース２のカバー取付けネジ孔２１にねじ込む。その結果、カバー３は、内部にプリント配線板１を収納させた状態でケース２に固定される。ケース２とカバー３は、シール材３０でシールされることからケース２外周囲からの水やダスト等の進入が阻止される。

次に、本実施形態の電子制御装置の作用効果について説明する。

本実施形態では、上述したようにプリント配線板１を取付固定するための基板固定部１２には、基板固定部１２と周壁２ｂとの間の縁に、当該縁に沿って周壁２ｂの内壁面２ｄから基板固定部１２の基板当接面１２ａにかけて当該基板当接面１２ａよりも低くなるように段部１５ａが穿設され、さらに、周壁２ｂの内壁面２ｄと面一に穿設される溝部１５が設けられている。そのため、従来構成されていたケースの載置部とケースの周壁との間に形成されるＲ状の曲面部にプリント配線板１の端部が接触することが無くなり、プリント配線板１の信頼性、耐久性を向上することができる。

また、プリント配線板１をケース２に取付ける際に、周壁２ｂを避ける必要がなく、プリント配線板１を周壁２ｂのぎりぎりまで配置してもプリント配線板１を平面に取付固定することができるため、その分ケース２の小型化が可能となる。

また、周壁２ｂの内壁面２ｄと基板固定部１２の基板当接面１２ａとの間に溝部１５を形成することで、プリント配線板１の外径の製造バラツキ等を許容することができるという利点もある。

また、このような溝部１５が設けられることで、プリント配線板１を基板固定部１２へ固定した後に、プリント配線板１の周壁２ｂ側の端部が振動や熱によって変形した場合においても、プリント配線板１の端部がケース２に接触することが無くなり、プリント配線板１の耐久性や信頼性が向上する。

また、このような溝部１５が設けられることで、基板固定部１２の基板当接面１２ａを切削加工により形成する場合でも、加工工具を周壁２ｂの壁面２ｄから離すことができるため、切削加工性が向上すると共に切削加工時のばりの発生などを防止することができるという利点がある。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態には限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。

例えば、本実施形態では、載置部としてケース２の四隅から、ケース２の内方に向けて延設されたものとケース長手方向中央位置に部分的に突設される基板固定部１２を例に挙げて説明したが、本実施形態の放熱用台座１４のように、ケース２の周壁２ｂから長板状に載置部が突設された場合でも、載置部と周壁との縁に、当該縁に沿って上述した溝部１５を穿設することでケース２の小型化が可能となる。

また、本実施形態では、ケース２を小型化させるべく、基板固定部１２と周壁２ｂとの間の縁に、周壁２ｂの内壁面２ｄと面一に穿設される溝部１５を形成したが、例えば、図６（ａ）に示すように、周壁２ｂの内壁面２ｄから基板当接面１２ａにかけて当該基板当接面１２ａよりも低くなるようにＶ字状の溝部１５Ａを穿設してもよい。さらに、ケース２を小型化させるという技術的思想に基づいて、例えば、図６（ｂ）に示すように、周壁２ｂの内壁面２ｄと基板固定部１２の基板当接面１２ａとの交点を覆うようにして、内壁面２ｄから基板当接面１２ａにかけて円弧状の溝部１５Ｂを穿設したり、場合によっては、図６（ｃ）に示すように、基板固定部１２の基板当接面１２ａと面一になるように、すなわち、基板当接面１２ａから内壁面２ｄにかけてケース２の外側方向に溝部１５Ｃを穿設することも考えられる。このように、溝部の形状はケースを小型化させるという技術的思想に基づいて種々の変形が可能であり、上記のような溝部１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃを設ける場合でも、基板固定部１２と周壁２ｂとの間の縁に、当該縁に沿って形成することで同様にケースの小型化が可能となる。

本実施形態の電子制御装置をカバー側から見たときの全体斜視図である。 図１の分解斜視図である。 本実施形態の電子制御装置をケース側から見たときの全体斜視図である。 本実施形態のケースを開口側より見たときの平面図である。 図４のＡ−Ａ断面図である。 本実施形態の溝部の変形例を示した図である。

符号の説明

１ プリント配線板（回路基板）
２ ケース
２ｂ 周壁
２ｄ 内壁面
１２ 基板固定部（載置部）
１２ａ 基板当接面
１５ 溝部

Claims (1)

1. 底面の外周から周壁が立設されると共に天面が開口されたケースと、前記天面側に回路基板が載置される平面状の基板当接面を有し、前記ケースの周壁から少なくとも前記回路基板の外周のうちの四隅の一部に対応した位置に突設される載置部と、を備える電子制御装置において、
   前記載置部と前記周壁との間の縁には、当該縁に沿って溝部が穿設されており、
   前記溝部は、前記周壁の内壁面から前記基板当接面にかけて当該基板当接面よりも低くなるように穿設されていることを特徴とする電子制御装置。

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