JP5067327B2 - 電子回路装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子回路装置に関し、詳しくは、複数の電子素子が回路基板上に実装されてなる電子回路装置に関する。

従来、この種の電子回路装置としては、回路チップ（素子）が配設された制御基板をケーシングに固定したものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、上述した制御基板の裏面を接着剤によりケーシングに貼り付けて固定するものとしたり、ボルトにより物理的にケーシングに固定したりすることができるとしている。
ＷＯ２００３−８１０８７

ところで、制御基板を複数箇所のポイントでケースに固定することを考えると、基板が熱膨張収縮したときには、基板が固定されたポイント付近では変形の逃げ場がないため、変形を助長し、反りが生じる場合がある。基板に生じる反りは、そこに配置されている素子に過大な応力を作用させる場合もあるから、その影響をできる限り小さくすることが望ましい。

本発明の電子回路装置は、熱応力に対する信頼性をより向上させることを主目的とする。

本発明の電子回路装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の電子回路装置は、
複数の電子素子が回路基板上に実装されてなる電子回路装置であって、
前記回路基板は、少なくとも３箇所の固定点でケースに固定され、
前記複数の電子素子のうち応力に弱い方の素子が前記少なくとも３箇所の固定点により囲まれる領域外に配置されてなる
ことを特徴とする。

この本発明の電子回路装置では、回路基板は少なくとも３箇所の固定点でケースに固定され、回路基板に実装される複数の電子素子のうち応力に弱い方の素子が少なくとも３箇所の固定点により囲まれる領域外に配置されてなる。回路基板とケースとの固定点により囲まれる領域の外はその領域内よりも熱膨張収縮による反りが発生し難いから、複数の電子素子のうち応力の弱い方の素子を回路基板の固定点により囲まれる領域外に配置することにより、回路基板に熱膨張収縮が生じても、応力の弱い方の素子に過大な応力が作用するのを抑制することができる。この結果、熱応力に対する装置の信頼性をより向上させることができる。ここで、「応力の弱い方の素子」は、ＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｉｚｅ Ｐａｃｋａｇｅ）などを挙げることができる。

こうした本発明の電子回路装置において、前記回路基板は、物理的に固定される物理的固定点と、化学的に固定される化学的固定点とを組み合わせて前記ケースに固定されてなるものとすることもできる。こうすれば、回路基板をケースにより確実に固定しつつ熱膨張収縮に対して回路基板が大きく変形するのを抑制することができる。この態様の本発明の電子回路装置において、前記回路基板は、前記複数の電子素子のうち応力に弱い方の素子を前記化学的固定点よりも前記物理的固定点から遠ざけて前記ケースに固定されてなるものとすることもできる。こうすれば、応力の弱い方の素子に過大な応力が作用するのをより確実に抑制することができる。これらの態様の本発明の電子回路装置において、前記物理的固定点は、ボルトにより固定される固定点であり、前記化学的固定点は、接着により固定される固定点であるものとすることもできる。この場合、接着剤として熱伝導性を有するものを用いるものとすれば、基板の発熱を固定点を介してケースに放熱することができる。

また、本発明の電子回路装置において、前記回路基板は、樹脂基板であるものとすることもできる。樹脂基板は、セラミック基板などに比して線膨張係数が大きい傾向があるため、本発明を適用する意義がより大きなものとなる。

さらに、本発明の電子回路装置において、自動変速機に取り付けられる変速制御用の電子制御ユニットとして構成されてなるものとすることもできる。この場合、前記自動変速機は、車載用の変速機であるものとすることもできる。

次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。

図１は、オートマチックトランスミッション１０の外観を示す外観図であり、図２は、本発明の一実施例としての電子回路装置２０の構成の概略を示す構成図であり、図３は、実施例の電子回路装置２０のケース４０の外観を示す外観図である。実施例の電子回路装置２０は、図示しないエンジンと共にオートマチックトランスミッション（ＡＴ）１０がエンジンルーム内に搭載された自動車におけるＡＴ用の電子制御ユニット（ＡＴＥＣＵ）として構成されており、図１に示すように、オートマチックトランスミッション１０のトランスミッションケース１２に取り付けられている。この電子回路装置２０は、車速やスロットル開度，シフトポジションに基づいて変速段を設定すると共に設定した変速段に基づいてオートマチックトランスミッション１０が搭載するクラッチやブレーキをオンオフするアクチュエータ（油圧回路に組み込まれたリニアソレノイドバルブ）を制御するものとして構成されており、図２に示すように、複数の電子素子が実装された制御基板３０や、シフトレバーの操作位置を検出するためのシフトポジションセンサ２２、エンジンを制御するエンジン用の電子制御ユニットと通信可能に接続するためのコネクタ２４などを備え、これらはケース４０に固定されている。なお、シフトポジションセンサ２２は、図示しないが、回転子に取り付けられた永久磁石と、固定子に取り付けられ永久磁石の磁界を検知する磁気センサ（例えばホール素子など）とにより構成されている。

制御基板３０は、例えばガラスエポキシ基板などの樹脂基板として構成されており、図２に示すように、３箇所でボルト２８ａ〜２８ｃによりケース４０に固定されている。ケース４０には、図３に示すように、ボルト２８ａ〜２８ｃがそれぞれ挿入されるボルト穴４２ａ〜４２ｃが形成されると共にケース４０と一体化した３箇所の凸状の台座４４ａ〜４４ｃが形成されており、この台座４４ａ〜４４ｃには制御基板３０の裏面側がボルト２８ａ〜２８ｃによる固定とは別に接着剤を用いて接着固定されている。実施例では、接着剤として、熱伝導性にすぐれたシリコーン系の接着剤を用いるものとした。したがって、制御基板３０に実装されている電子素子の発熱は、制御基板３０から台座４４ａ〜４４ｃを介してケース４０に放熱されることになる。

制御基板３０に実装されている電子素子としては、各部へ電源供給を行なうための電源ＩＣ３２や、油圧回路内のリニアソレノイドバルブを駆動するソレノイド用駆動回路３４、装置全体をコントロールするマイクロコンピュータ（マイコン）３６などがある。このうちマイコン３６は、実施例では、ＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｉｚｅ Ｐａｃｋａｇｅ）と呼ばれる超小型パッケージであり、他の実装素子に比して応力に対する耐性が低い。なお、マイコン３６は、制御基板３０との線膨張係数の差により制御基板３０との接合部分に作用する応力を低減するため、チップと基板間の隙間がアンダーフィル剤（例えば、液状のエポキシ樹脂など）により充填封止されている。

図４に、電子回路装置の断面を模式的に表わした断面図を示す。図４（ａ）には実施例の電子回路装置２０の断面を示し、図４（ｂ）には比較例の電子回路装置の断面を示す。実施例では、制御基板３０に実装されている電子素子のうち他の素子（電源ＩＣ３２やソレノイド用駆動回路３４など）に比して応力に対する耐性が低い素子であるマイコン３６については、図４（ａ）に示すように、ボルト２８ａ〜２８ｃにより固定されたポイントや接着剤により台座４４ａ〜４４ｃに固定されたポイントにより囲まれる領域を外して配置されている。これは、図４（ｂ）に示すように、台座４４ａ〜４４ｃへの接着に代えて応力に対して耐性の低い素子であるマイコン３６が実装された付近の図中右端にボルト１２８を追加して制御基板３０をケース１４０に固定すると、ボルト２８ａ〜２８ｃ，１２８により固定されたポイントにより囲まれる領域では、制御基板３０の自由熱膨張や自由熱収縮が拘束されるから、反りが発生し易く、素子に過大な応力が作用して不具合（マイコン３６へのダメージやアンダーフィル剤の剥離など）を生じさせるおそれがあることに基づいている。実施例では、さらに、接着剤などの化学的に固定された部分は物理的に固定された部分に比して制御基板３０の変形に対する吸収性がよいことから、応力に対して耐性の低い素子であるマイコン３６を接着剤により台座４４ａ〜４４ｃに固定されたポイントよりもボルト２８ａ〜２８ｃにより物理的に固定されるポイントから遠ざけて配置するものとした。

以上説明した実施例の電子回路装置２０によれば、制御基板３０に実装されている電子素子のうち他の素子（電源ＩＣ３２やソレノイド用駆動回路３４など）に比して応力に対する耐性が低い素子（マイコン３６）については、ボルト２８ａ〜２８ｃにより固定されたポイントや接着剤により台座４４ａ〜４４ｃに固定されたポイントにより囲まれる領域を外して配置するから、制御基板３０の応力に対する耐性が低い素子が配置された部位で自由熱膨張や自由熱収縮が拘束されないようにし、制御基板３０に熱膨張収縮が生じるものとしても制御基板３０に反りが発生するのを抑制して素子に過大な応力が作用するのを抑制することができる。この結果、熱応力に対する装置の信頼性をより向上させることができる。しかも、応力に対する耐性が低い素子を、接着剤により化学的に固定されるポイントよりもボルト２８ａ〜２８ｃにより物理的に固定されるポイントから遠ざけて配置するから、その素子に作用する応力をより小さくすることができ、装置の信頼性をさらに向上させることができる。

実施例の電子回路装置２０では、ボルト２８ａ〜２８ｃによる物理的な固定と、接着剤による化学的な固定とを組み合わせて制御基板３０をケース４０に固定するものとしたが、ボルトなどによる物理的な固定だけを用いて制御基板３０をケース４０に固定するものとしてもよいし、接着剤などによる化学的な固定だけを用いて制御基板３０をケース４０に固定するものとしてもよい。また、制御基板３０がケース４０に固定されるポイントは、３箇所以上であれば、何箇所であっても構わない。

実施例の電子回路装置２０では、制御基板３０に実装されている電子素子のうち他の素子に比して応力に対する耐性が低い素子を、制御基板３０がケース４０に接着剤により化学的に固定されるポイントよりもボルト２８ａ〜２８ｃにより物理的に固定されるポイントから遠ざけて配置するものとしたが、必ずしも化学的に固定されるポイントよりも物理的に固定されるポイントから遠ざけて配置する必要はない。

実施例の電子回路装置２０では、制御基板３０に実装されている電子素子のうち他の素子に比して応力に対する耐性が低い素子としてＣＳＰにより構成されたマイコン３６を例に挙げたが、これに限定されるものではなく、装置の仕様により実装される素子に応じて適宜選択するものとすればよい。

実施例の電子回路装置２０では、制御基板３０として樹脂基板を用いるものとしたが、母材の材質としては、これに限定されるものではなく、セラミックなど他の材質を用いるものとしても差し支えない。ただし、線膨張係数が大きい材質ほど本発明を適用することにより得られる効果はより大きなものとなる。

実施例では、本発明の電子回路装置を自動車に搭載されるオートマチックトランスミッション１０を制御する電子制御ユニットに適用して説明したが、自動車以外の車両に搭載されるオートマチックトランスミッションに組み付けられる電子制御ユニットに適用するものとしてもよいし、その他の機器を制御する電子制御ユニットに適用するものとしてもよい。

ここで、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、電源ＩＣ３２やソレノイド用駆動回路３４，マイコン３６などが「電子素子」に相当し、制御基板３０が「回路基板」に相当する。なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための最良の形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等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内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、電子回路装置の製造産業に利用可能である。

オートマチックトランスミッション１０の外観を示す外観図である。 本発明の一実施例としての電子回路装置２０の構成の概略を示す構成図である。 実施例の電子回路装置２０のケース４０の外観を示す外観図である。 電子回路装置の断面を模式的に表わした断面図である。

符号の説明

１０ オーチマチックトランスミッション、１２ トランスミッションケース、２０ 電子回路装置、２２ シフトポジションセンサ、２４ コネクタ、２８ａ〜２８ｃ，１２８ ボルト、３０ 制御基板、３２ 電源ＩＣ、３４ ソレノイド用駆動回路、３６ マイクロコンピュータ（マイコン）、４０，１４０ ケース、４２ａ〜４２ｃ ボルト穴、４４ａ〜４４ｃ 台座。

Claims (6)

1. 複数の電子素子が回路基板上に実装されてなる電子回路装置であって、
   前記回路基板は、物理的に固定される物理的固定点と化学的に固定される化学的固定点とを組み合わせて少なくとも３箇所の固定点でケースに固定され、
   前記複数の電子素子のうち応力に弱い方の素子が、前記少なくとも３箇所の固定点により囲まれる領域外であって別の固定点が配置されていない領域内に配置され、且つ、前記化学的固定点よりも前記物理的固定点から遠ざけた位置に配置されてなる
   ことを特徴とする電子回路装置。
2. 請求項１記載の電子回路装置であって、
   前記物理的固定点は、ボルトにより固定される固定点であり、
   前記化学的固定点は、接着により固定される固定点である
   電子回路装置。
3. 前記複数の電子素子のうち応力に弱い方の素子は、ＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｉｚｅ Ｐａｃｋａｇｅ）である請求項１または２に記載の電子回路装置。
4. 前記回路基板は、樹脂基板である請求項１ないし３いずれか１項に記載の電子回路装置。
5. 自動変速機に取り付けられる変速制御用の電子制御ユニットとして構成されてなる請求項１ないし４いずれか１項に記載の電子回路装置。
6. 前記自動変速機は、車載用の変速機である請求項５記載の電子回路装置。
   

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