JP5284462B2 - 車載用電子装置 - Google Patents
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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)。
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。
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。
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。
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。
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。
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
2a 上筐体
2b 下筐体
2c 開口部
3 コネクタ
3a 金属端子
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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 (3)
- 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。
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