JP5284462B2

JP5284462B2 - 車載用電子装置

Info

Publication number: JP5284462B2
Application number: JP2011505852A
Authority: JP
Inventors: 康一佐々木; 貴之伊東; 康紀志賀
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2009-03-26
Filing date: 2010-03-15
Publication date: 2013-09-11
Anticipated expiration: 2030-03-15
Also published as: WO2010109808A1; CN102124828A; CN102124828B; US20110141706A1; EP2413680A1; US8441800B2; EP2413680A4; JPWO2010109808A1

Description

本発明は、回路基板を樹脂ケース内に収納した制御ユニット等の車載用電子装置に関する。

従来の車載用電子装置では、制御ユニットの小型化や低コスト化を図るために、金属配線板に発熱電子部品を接続することにより、放熱ブロック等を不要としていた（例えば、特許文献１を参照）。また、一般的な車載用電子装置では、発熱電子部品による発熱を放熱するために、筐体底面に放熱板をインサート成形して、この放熱板に発熱電子部品を配置していた（例えば、特許文献２を参照）。

特開平１１−２８４３７０号公報特開２００６−１７９７６３号公報

しかしながら、特許文献１記載の成形方法には、部品の共用化が困難であるという問題点があった。なぜなら、特許文献１記載の成型方法では、コネクタと筐体とがインサート成形により一体であることによりコネクタ信号配列が固定されるため、コネクタに対して電気信号の入出力の仕方が変わった場合に、筐体や発熱電子部品や金属配線板といった車載用電子装置の全部品の設計をやり直す必要があるからである。これに対し、発熱電子部品の実装部を筐体にインサート成形せず、発熱電子部品を回路基板に配置する成形方法をとると、発熱電子部品の発熱による車載用電子装置の性能低下を起こす。また、特許文献２記載の成形方法では、放熱のために筐体底面に放熱板をインサート成形する工程が必要であるため、発熱電子部品による発熱を放熱することはできるが、生産性が悪いという問題点があった。

本発明の目的は、上記のような問題点を考慮し、コネクタに対する電気信号の入出力の仕方が変わった場合でも、各種部品の再設計を行うことなく、発熱電子部品の発熱を効率よく放熱することができる、車載用電子装置の部品に汎用性を持たせた車載用電子装置を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明の車載用電子装置は、底面又は側面の一部が開口した筐体と、前記筐体の開口部から突出し、電気信号を入出力する外部機器と電力を供給する外部電源とに接続可能なコネクタと、前記筐体内部に設けられ、前記コネクタと電気的に接続して、前記外部機器から入力された電気信号と前記外部電源から供給された電力とにより信号処理を行う回路基板と、複数の金属配線からなり、前記筐体の底面側内部に設けられ、前記回路基板と電気的に接続する金属配線板と、前記金属配線板のうち一部の金属配線上にその底面が接合する発熱電子部品と、を備え、前記金属配線板のうち前記発熱電子部品の底面と接合する金属配線の厚みは、前記コネクタの端子の厚みよりも大きい。

本発明の車載用電子装置によれば、コネクタに対して電気信号の入出力の仕方が変わった場合であっても、筐体や金属配線板といった車載用電子装置の部品を再設計したり新た
な加工工程を加えたりすることなく、発熱電子部品の発熱を効率よく放熱することができる。すなわち、本発明によれば、放熱特性を維持したまま、部品を共用化した車載用電子装置を、提供することができる。

本発明の一実施の形態に係る載用電子装置の斜視図本実施の形態に係る車載用電子装置の同分解斜視図本実施の形態に係る車載用電子装置の要部である下筐体を拡大した斜視図本実施の形態における下筐体の内部に設けられた金属配線板を説明するための図本実施の形態における金属配線板を説明する拡大図本実施の形態における発熱電子部品の周辺を説明するための斜視図本実施の形態における発熱電子部品の周辺の断面図

以下、本発明の一実施の形態に係る車載用電子装置について図面を用いて説明する。

図１Ａは、本実施の形態における車載用電子装置を上から見た斜視図である。図１Ｂは、本実施の形態に係る車載用電子装置を下から見た斜視図である。

図２は、本実施の形態に係る車載用電子装置の分解斜視図である。

図１、図２に示されるように、車載用電子装置は、筐体２、コネクタ３、放熱板４、回路基板５、発熱電子部品６、および金属配線板７を備えている。

筐体２は、上筐体２ａと下筐体２ｂとからなり、上筐体２ａと下筐体２ｂとが結合した状態で回路基板５を覆う構造になっている。また、筐体２は、樹脂または金属からなる。下筐体２ｂは、開口部２ｃを有する。上筐体２ａは、各辺に爪部２ｄを有する。下筐体２ｂは、各辺にロック部２ｅを有する。この爪部２ｄとロック部２ｅとが嵌合されることにより、上筐体２ａと下筐体２ｂとは固定される。なお、本実施の形態では、開口部２ｃは、下筐体２ｂの底面に設けたが、下筐体２ｂの側面に設けてもよい。また、筐体２は、爪部２ｄとロック部２ｅを設けず、例えばネジによって上筐体２ａと下筐体２ｂとが結合される構造を有してもよい。

コネクタ３は、金属端子３ａと、金属端子３ａを保護する保護部３ｂとを有する。金属端子３ａは、外部の電子装置から電気信号を入力するための入力端子と、外部の電子装置に電気信号を出力するための出力端子と、電源と接続して電力を得るための電源端子と、グランドとつながるグランド端子とを含む。コネクタ３は、図１Ｂ、図２に示されるように、下筐体２ｂの開口部２ｃから突出している。

放熱板４は、図１Ｂに示すように、下筐体２ｂの外部の底面に接続される。この放熱板４は、放熱効果の高い金属からなり、例えばアルミ板や銅板からなる。

回路基板５は、信号処理を行い発熱量が小さい信号電子部品（図示せず）を有する。この回路基板５は、例えばガラスエポキシからなる。また、回路基板５は、回路基板５の一端部の底面に設けられたスルーホールにおいて、金属端子３ａを半田接合やプレスフィットされることにより、コネクタ３と金属端子３ａと電気的に接続される。そして、回路基板５は、入力端子の金属端子３ａを介して外部機器から電気信号を入力され、電源端子の金属端子３ａを介して外部電源から電力を供給され、出力端子の金属端子３ａを介して外部機器に電気信号を出力する。

なお、回路基板５とコネクタ３とは、本実施の形態ではスルーホールを介して電気的に接続しているが、どのような手法によって接続してもよい。例えば、回路基板５とコネクタ３とは、スルーホールを用いずにワイヤーボンディング等によって接続してもよい。

次に、下筐体２ｂの内部の構造について説明する。

図３は、図２の下筐体２ｂを拡大した斜視図である。下筐体２ｂには、発熱電子部品６と、金属配線板７とが設けられている。

図４は、図３に示す下筐体２ｂを上から見たときであって、下筐体２ｂの内部に設けられた金属配線板７を説明するための図である。

発熱電子部品６は、トランジスタなど、発熱量の大きいパワー系の電子部品からなる。図２から図４に示すように、下筐体２ｂに設けた発熱電子部品６は、発熱電子部品６ａ、６ｂ、６ｃの３個からなる。放熱板４は、発熱電子部品６が設けられている下筐体２ｂの裏面に設けられている。

図５は、図４の点線で囲まれた部分１０における金属配線板７を説明する拡大図である。図５では、金属配線板７を説明するために、図４の点線で囲まれた部分１０から発熱電子部品６ａを取り除いている。

図６は、図３を上から見たときにおける発熱電子部品６ａの周辺を説明するための斜視図である。図６では発熱電子部品６ａと金属配線板７との配置関係を説明するために、下筐体２ｂを除いている。

図７は、図６のＡ−Ａ断面図である。図７では下筐体２ｂを含めて説明する。

図５から図７は、発熱電子部品６ａと金属配線板７との配置関係や接続関係を説明するものである。図６に示すように、発熱電子部品６ａは、発熱電子部品６ａの内部回路とワイヤーボンディングされたリード端子８を２つ有する。図５から図７で示される発熱電子部品６ａと金属配線板７との配置関係や接続関係は、発熱電子部品６ｂ、６ｃについても同様である。したがって、発熱電子部品６ｂ、６ｃと金属配線板７との配置関係や接続関係については、図示および説明を省略する。

金属配線板７は、複数の金属配線を有する。これらの各金属配線は、Ｌ字型に成形されている（図３参照）。このＬ字型に成形された各金属配線の一端である端部７ａは、図２、図３に示すように、下筐体２ｂの底面から略垂直に突出して露出している。この端部７ａは、回路基板５の他端部の底面に設けられたスルーホールにおいて、半田接合やプレスフィットにより回路基板５と電気的に接続している。

なお、金属配線板７と回路基板５とは、本実施の形態ではスルーホールを介して電気的に接続しているが、どのような手法によって接続してもよい。例えば、金属配線板７と回路基板５とは、スルーホールを用いずにワイヤーボンディング等によって接続してもよい。

また、図３、図４に示すように、金属配線板７は、端部７ａ以外の部分が下筐体２ｂにインサート成形されている。

金属配線板７は、図５、図６に示すように、入力部７ｂ、出力部７ｃ、および電源供給
部７ｄから構成される。入力部７ｂは、回路基板５から発熱電子部品６ａへの信号入力用の金属配線である。出力部７ｃは、発熱電子部品６から回路基板５への信号出力用の金属配線である。電源供給部７ｄは、回路基板５から発熱電子部品６ａへの電源供給用の金属配線である。

図５から図７に示すように、入力部７ｂの先端部と出力部７ｃの先端部、換言すると、金属配線板７のうち端部７ａと異なる側の端部には、下筐体２ｂから露出して発熱電子部品６ａと電気的に接続するための接続部７ｅが設けられている。この接続部７ｅは、リード端子８と接続することによって、入力部７ｂおよび出力部７ｃと発熱電子部品６ａとを電気的に接続する。

電源供給部７ｄの先端部には、発熱電子部品６ａを配置して実装する実装部７ｆが設けられている。この実装部７ｆは、図７に示すように、電源供給部７ｄのうち、上面の一部が下筐体２ｂから露出した部分である。この実装部７ｆの上面に発熱電子部品６ａの底面が載置されて、電源供給部７ｄと発熱電子部品６ａとは電気的に接続する。

図７に示すように、実装部７ｆは、入力部７ｂや出力部７ｃよりも金属の厚みを大きくしている。車載用電子装置に占める金属配線板７の重さの割合は例えば１０％程度であり、金属配線板７の重さは無視できない。したがって、単に実装部７ｆを含む電源供給部７ｄの金属の厚みを大きくすると、車載用電子装置の軽量化の要請に反する。

本実施の形態では、電源から発熱量の多い電力が供給される実装部７ｆを含む電源供給部７ｄの金属の厚みは大きくし、回路基板５から発熱量の少ない電気信号が入力される入力部７ｂや出力部７ｃの金属の厚みは小さくする。このため、金属配線板７の重さを維持したまま放熱効果を高めることができる。したがって、本実施の形態によれば、放熱性能の向上と車載用電子装置の軽量化との両立を図ることができる。なお、本実施の形態では、金属配線板７は、Ｌ字型に成形されているが、コ字型等の他の形状に成形されてもよい。

従来のように、コネクタと筐体とが一体成形された筐体内部に、放熱のために金属配線板を設ける場合、金属配線板の厚みは、コネクタ端子の厚みに依存し、コネクタ端子と同じ厚みになる。ところが、本実施の形態の実装部７ｆを設ける場合、金属配線板７の各金属配線の厚みは、コネクタ端子の厚みに依存せず、自由に設定できる。したがって、発熱量の大きい発熱電子部品６を実装する実装部７ｆを含む電源供給部７ｄの厚みを、コネクタ３の金属端子３ａよりも厚みを大きくして、放熱効果を高めることができる。

一方、発熱量の小さい信号電子部品を実装した回路基板５と接続した、入力部７ｂおよび出力部７ｃの金属配線の厚みは、金属端子３ａの厚み以下とすることができる。したがって、放熱効果を高めつつ車載用電子装置の重さを増やさないようにすることができ、逆に軽量化することが可能になる。

特に、車両を電子制御するために、車載用電子装置は、一般的に１００個以上車両に搭載されるところ、車両１台あたりキログラム単位で軽量化を図ることができ、燃費の向上に極めて大きな効果を奏する。また、筐体内部に放熱板をインサート成形する工程を無くすことができるので、加工精度を上げることができると共に、加工時間を短縮して生産性を向上させることができる。

このような車載用電子装置の構造により、コネクタ３の金属端子３ａのうち入力端子を介して外部の電子装置から入力された電気信号は、回路基板５の信号系電子部品により信号処理が行われる。この信号処理が行われた電子信号は、金属配線板７のうち入力部７ｂ
の端部７ａに入力される。入力部７ｂに入力された電気信号は、電力が供給された発熱電子部品６によって信号処理される。この電力供給は、金属端子３ａのうち電源端子を介して、電源供給部７ｄによって行われるものである。発熱電子部品６で信号処理が行われた電気信号は、金属配線板７のうち出力部７ｃに出力される。出力部７ｃに入力された電気信号は、回路基板５で信号系電子部品により信号処理が行われる。この信号処理が行われた電気信号は、コネクタ３の金属端子３ａのうち出力端子を介して外部の電子装置に出力される。

本実施の形態の車載用電子装置は、下筐体２ｂの金属配線板７のうち、発熱電子部品６の底面と接合する金属配線の金属の厚みが、他の金属配線の厚みよりも大きい構造を有する。したがって、本実施の形態の車載用電子装置によれば、軽量化を図りながら効率よく放熱することができる。

さらに、本実施の形態の車載用電子装置は、発熱電子部品６に対する入出力信号が、直接コネクタ３を介さず、いったん回路基板５の信号系電子部品を介してコネクタ３に入出力される構造を有する。したがって、本実施の形態の車載用電子装置によれば、車種ごとにコネクタの入出力配列などの仕様が変更されても、金属配線板７をインサート成形した下筐体２ｂをそのまま用いて部品を共用化することができる。

なお、本実施の形態の車載用電子装置には、発熱電子部品６の放熱効果をより高めるために放熱板４を設けたが、少なくとも本実施の形態の金属配線板７があれば放熱することができるので、放熱板４を設けなくともよい。これにより、車載用電子装置をさらに軽量化することができる。また、金属配線板７により放熱効果を維持したまま加工の工数を減らすことができるので、車載用電子装置の生産性を向上させることができる。

また、本実施の形態では、金属配線板７が有する複数の金属配線のうち、発熱電子部品６の底面と接合した金属配線を電源供給部７ｄとし、発熱電子部品６とリード端子８を介して接続した金属配線を入力部７ｂおよび出力部７ｃとしたが、これに限定されない。

例えば、発熱電子部品６の底面と接合した金属配線を、入力部としてもよい。この場合、発熱電子部品６とリード端子８を介して接続された金属配線が、出力部および電源供給部となる。また、発熱電子部品６の底面と接合した金属配線を、出力部としてもよい。この場合、発熱電子部品６とリード端子８を介して接続された金属配線が、入力部および電源供給部となる。すなわち、発熱電子部品６は、金属配線板７のうち、入力部と出力部と電源供給部のいずれかの面上に配置して実装され、底面と接合する。そして、金属配線板７のうち、発熱電子部品６の底面と接合した金属配線の厚みは、コネクタ３の金属端子３ａの厚みよりも大きくする。一方、金属配線板７のうち、発熱電子部品６の底面と接合せずにリード端子８を介して接続した金属配線の厚みは、コネクタ３の金属端子３ａの厚みよりも小さくする。

また、１つの発熱電子部品６に対して接続する金属配線板７の金属配線の端子の数は、本実施の形態では３つとしたが、３つを超えてもよい。また、この端子の数は、３つ未満でもよく、少なくとも２つ以上であればよい。２端子の場合、金属配線板７は、入力部と出力部のみとなる。

２００９年３月２６日出願の特願２００９−７５５５７の日本出願に含まれる明細書、図面および要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。

本発明に係る車載用電子装置は、車種ごとに仕様が異なる車載用の車載用電子装置に有
用である。

２筐体
２ａ上筐体
２ｂ下筐体
２ｃ開口部
３コネクタ
３ａ金属端子
３ｂ保護部
４放熱板
５回路基板
６発熱電子部品
７金属配線板
７ａ端部
７ｂ入力部
７ｃ出力部
７ｄ電源供給部
７ｅ接続部
７ｆ実装部

Claims

底面又は側面の一部が開口した筐体と、
前記筐体の開口部から突出し、電気信号を入出力する外部機器と電力を供給する外部電源とに接続可能なコネクタと、
前記筐体内部に設けられ、前記コネクタと電気的に接続して、前記外部機器から入力された電気信号と前記外部電源から供給された電力とにより信号処理を行う回路基板と、
複数の金属配線からなり、前記筐体の底面側内部に設けられ、前記回路基板と電気的に接続する金属配線板と、
前記金属配線板のうち一部の金属配線上にその底面が接合する発熱電子部品と
を備え、
前記金属配線板のうち前記発熱電子部品の底面と接合する金属配線の厚みは、前記コネクタの端子の厚みよりも大きい、
車載用電子装置。
前記金属配線板は、
前記回路基板から前記発熱電子部品へ信号を入力する入力部と、
前記発熱電子部品から前記回路基板へ信号を出力する出力部と、
前記発熱電子部品へ電力を供給する電源供給部と、からなり、
前記発熱電子部品の底面は、前記入力部、前記出力部、および前記電源供給部のいずれかの面上と接合する、
請求項１に記載の車載用電子装置。
前記コネクタから入力された電気信号は、前記回路基板を介して前記入力部に入力され、前記入力部に入力された電気信号は、前記発熱電子部品を介して前記出力部に出力され、前記出力部に出力された電気信号は、前記回路基板を介して前記コネクタに出力される、
請求項２に記載の車載用電子装置。