JP5374271B2 - 電子制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子制御装置に関し、特に、筐体内の伝熱経路の断面積が調整された電子制御装置に関する。

近年、車両等の電子制御装置に要求される機能は高度化しており、電子制御装置に実装される実装部品の種類は多岐にわたり、動作時に相対的に大きな熱量を発するものや耐熱性が相対的に低いもの等が種々混在するようになっている。

かかる状況下において、特許文献１においては、プリント配線基板３上に実装された自己発熱部品や温度上昇を抑えたい部品の周囲において、プリント配線基板３に切り込み５を設けて、自己発熱部品からの熱を基板の切り込み部分で遮断し、温度上昇を抑えたい部品の温度上昇を実際に抑えることを企図している。

特開平０７−２８３４９１号公報

しかしながら、本発明者の検討によれば、特許文献１で提案される構成では、自己発熱部品から外部に向けて放熱する構造を何等設けることなく、温度上昇を抑えたい部品の周囲における基板に切り込みを設ける構成であるため、その切り込みの影響で部品の実装面積が低減してしまうし、かかる傾向は、熱を確実に遮断しようとして切り込みの面積を大きくとればとるほど顕著になる。また、温度上昇を抑えたい部品の周囲における基板に切り込みを設けるには、基板を製作した後に後加工で基板に切削等を施す必要があり、基板製造上の工程が煩雑となってコストが増大する要因にもなる。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、発熱部品と低耐熱部品とが混在した電子制御装置において、部品の実装面積が減少することを抑制しながら、発熱部品から低耐熱部品への熱影響を低減させることができ、併せて発熱部品から発せられる熱を筐体の外部に効率的に放熱させることができる電子制御装置を提供することを目的とする。

以上の目的を達成すべく、本発明は、作動時に発熱する第１部品と、前記第１部品を実装する基板と、前記第１部品が実装された前記基板を収容する筐体と、前記筐体内に充填される充填材と、を備える電子制御装置であって、前記筐体は、前記基板に実装された前記第１部品に向けて凹んだ凹み部を有し、前記第１部品が実装された前記基板には、前記第１部品よりも耐熱温度が低い第２部品が実装され、前記第１部品は、前記凹み部に対面して実装され、前記第２部品は、前記第１部品が実装された基板面の反対側の基板面に実装され、かつ前記凹み部の前記基板に対する投影面は、前記第１部品及び前記第２部品を覆うことを第１の特徴とする。

また本発明は、かかる第１の特徴に加えて、前記筐体の前記凹み部は、前記第１部品に対面する放熱部材を有し、前記放熱部材の前記基板に対する投影面は、前記第１部品を覆うことを第２の特徴とする。

また本発明は、かかる第２の特徴に加えて、前記放熱部材は、前記凹み部の前記基板側の面よりも前記基板側に突出することを第３の特徴とする。

また本発明は、かかる第１から３のいずれかの特徴に加えて、前記第１部品は、互いに近接して複数設けられた第１部品群を構成し、前記第２部品は、互いに近接して複数設けられた第２部品群を構成することを第４の特徴とする。

また本発明は、かかる第４の特徴に加えて、前記第１部品群は、前記筐体の前記凹み部を前記基板に投影した投影面の周縁部に配置され、前記第２部品群は、前記第１部品群が配置される前記投影面の反対側の周縁部に配置されることを第５の特徴とする。

本発明の第１の特徴によれば、筐体が、基板に実装された第１部品に向けて凹んだ凹み部を有することにより、発熱部品である第１部品から発せられる熱を筐体の外部に効率的に放熱させることができることになる。

また本発明の第１の特徴によれば、更に、第１部品が実装された基板には、第１部品よりも耐熱温度が低い第２部品が実装され、第１部品が、凹み部に対面して実装され、第２部品が、第１部品が実装された基板面の反対側の基板面に実装され、かつ凹み部の基板に対する投影面は、第１部品及び第２部品を覆うことにより、第１部品から第２部品へ向かう伝熱経路の断面積が相対的に小さくなって熱抵抗が相対的に大きくなる事から、部品の実装面積が減少することを抑制しながら、発熱部品から低耐熱部品への熱影響を低減させることができ、併せて第１部品から第２部品へ向かう伝熱経路以外の伝熱経路に熱を伝熱し得て、第１部品から発せられる熱を筐体の外部に確実に放熱させることができる。

本発明の第２の特徴によれば、筐体の凹み部が、第１部品に対面する放熱部材を有し、放熱部材の基板に対する投影面が、第１部品を覆うことにより、第１部品が発する熱を、放熱部材を介して筐体の外部により効率的に放熱することができる。

本発明の第３の特徴によれば、放熱部材が、凹み部の基板側の面よりも基板側に突出することにより、第１部品が発する熱を、放熱部材を介して筐体の外部に確実に放熱することができる。

本発明の第４の特徴によれば、第１部品が、互いに近接して複数設けられた第１部品群を構成し、第２部品が、互いに近接して複数設けられた第２部品群を構成することにより、低耐熱部品群の周囲を低温領域にすることが可能になり、発熱部品群から確実に離間して低温領域に実装することができ、部品の実装面積が減少することを抑制しながら、発熱部品群から低耐熱部品群への熱影響を確実に低減させることができる。

本発明の第５の特徴によれば、第１部品群が、筐体の凹み部を基板に投影した投影面の周縁部に配置され、第２部品群が、第１部品群が配置される投影面の反対側の周縁部に配置されることにより、低耐熱部品群を発熱部品群からより確実に離間して低温領域に実装することができる。

本発明の第１の実施形態における電子制御装置の縦断面図である。 図１のＺ−Ｚ断面図である。 図１のＡ矢視図である。 図１のＢ矢視図である。 本発明の第２の実施形態における電子制御装置の縦断面図である。 図５のＣ矢視図である。

以下、図面を適宜参照して、本発明の各実施形態における電子制御装置につき、詳細に説明する。なお、図中、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸は、３軸直交座標系をなし、ｚ軸方向が、上下方向である。

（第１の実施形態）
まず、本発明の第１の実施形態における電子制御装置につき、図１から図４を参照して、詳細に説明する。

図１は、本実施形態における電子制御装置の縦断面図であり、図２は、図１のＺ−Ｚ断面図である。また、図３は、図１のＡ矢視図であって基板の上面図であり、図４は、図１のＢ矢視図であって基板の下面図である。

図１から図４に示すように、本実施形態における電子制御装置１は、樹脂製の筐体１０内にプリント基板等の基板２０が収容されると共に、基板２０の上面２０ａには、動作時に発熱する第１部品３０が実装され、基板２０の下面２０ｂには、第１部品３０よりも耐熱性が低い第２部品４０が実装される。かかる基板２０は、筐体１０の内方に突出して設けられた挿入部１０ａに挿入されて、筐体１０に収容される。

より詳しくは、筐体１０は、基板２０の上面２０ａに向いて凹んだ凹み部１０ｂを有し、かかる凹み部１０ｂの基板２０に対する投影面Ｓは、基板２０の上面２０ａに実装された第１部品３０及び基板２０の下面２０ｂに実装された第２部品４０を覆う面積を有する。より詳しくは、第１部品３０及び第２部品４０は、凹み部１０ｂの基板２０に対する投影面Ｓの輪郭線ＳＬから外方に延在しないように、互いに最も離間される位置に配置される。

また、筐体１０は、筐体１０のｘ軸の正方向側の縦壁面の実質的な全面をｘ軸の方向に貫通する開口部１０ｃを有し、かかる開口部１０ｃを介して、樹脂等の充填材５０が筐体１０の内部空間に充填される。このような充填材５０は、筐体１０の内部空間において、基板２０、第１部品３０及び第２部品４０以外の残余の部分を満たすと共に、開口部１０ｃからその一部が外部に露出している。

ここで、特に図３及び図４に示すように、かかる第１部品３０は、基板２０の上面２０ａ上で複数並置されて、第１部品群３０Ａを構成してもよく、第２部品４０は、基板２０の下面２０ｂ上で複数並置されて、第２部品群４０Ａを構成してもよい。このような第１部品群３０Ａ及び第２部品群４０Ａにおける互いの位置関係や凹み部１０ｂの基板２０に対する投影面Ｓに関する位置的関係は、第１部品３０及び第２部品４０におけるものと同様である。

さて、以上の構成の電子制御装置１に図示を省略する電力源から駆動電力を供給して動作させると、基板２０の上面２０ａに実装された第１部品３０が発熱する。ここで、かかる熱は、基板２０の上面２０ａに向いて凹んだ凹み部１０ｂが設けられているために第１部品３０と凹み部１０ｂとは相対的に近接しているから、充填材５０を介して凹み部１０ｂに伝熱して、凹み部１０ｂを介して筐体１０の外部に放熱される。同時に、第１部品３０から発せられた残余の熱は、充填材５０内を図１の矢印Ｔ１で示す方向に伝熱して、基板２０の下面２０ｂに実装された第２部品４０に伝わろうとする。

ここで、筐体１０には、基板２０の上面２０ａに向いて凹んだ凹み部１０ｂが設けられているから、矢印Ｔ１で示す方向の伝熱経路の断面積（ｙ−ｚ平面で切った断面積）は、その反対向きの矢印Ｔ２で示す伝熱経路の断面積（ｙ−ｚ平面で切った断面積）よりも小さく設定されていることになって、矢印Ｔ１で示す方向の伝熱経路の熱抵抗が相対的に大きい。

従って、基板２０の上面２０ａに実装された第１部品３０が発する熱は、主として矢印Ｔ２で示す伝熱経路で伝熱されることになり、矢印Ｔ１で示す方向の伝熱経路には、相対的に小さな熱しか伝熱しない。加えて、第２部品４０は、第１部品３０から、凹み部１０ｂの基板２０に対する投影面Ｓの輪郭線ＳＬから外方に延在しないように最も離間されながら、第１部品３０が実装される基板２０の上面２０ａとは反対面の下面２０ｂに実装されているから、第２部品４０には、より小さな熱量しか伝わらないことになる。また、充填材５０は、筐体１０の内部空間において、基板２０、第１部品３０及び第２部品４０以外の残余の部分を満たすと共に、開口部１０ｃからその一部が外部に露出しているため、矢印Ｔ２で示す伝熱経路で伝熱された熱は、筐体１０の外部に効率的に放熱される。

つまり、第１部品３０が、相対的に高温領域に配置されることになるのに対して、第２部品４０は、相対的に低温領域に配置されることになる。なお、かかる事情は、第１部品群３０Ａ及び第２部品群４０Ａについても同様である。

以上の本実施形態の構成によれば、筐体が、基板に実装された第１部品に向けて凹んだ凹み部を有することにより、発熱部品である第１部品から発せられる熱を筐体の外部に効率的に放熱させることができることになる。

また、第１部品が実装された基板には、第１部品よりも耐熱温度が低い第２部品が実装され、第１部品が、凹み部に対面して実装され、第２部品が、第１部品が実装された基板面の反対側の基板面に実装され、かつ凹み部の基板に対する投影面は、第１部品及び第２部品を覆うことにより、第１部品から第２部品へ向かう伝熱経路の断面積が相対的に小さくなって熱抵抗が相対的に大きくなる事から、部品の実装面積が減少することを抑制しながら、発熱部品から低耐熱部品への熱影響を低減させることができ、併せて第１部品から第２部品へ向かう伝熱経路以外の伝熱経路に熱を伝熱し得て、第１部品から発せられる熱を筐体の外部に確実に放熱させることができる。

また、第１部品が、互いに近接して複数設けられた第１部品群を構成し、第２部品が、互いに近接して複数設けられた第２部品群を構成することにより、低耐熱部品群の周囲を低温領域にすることが可能になり、発熱部品群から確実に離間して低温領域に実装することができ、部品の実装面積が減少することを抑制しながら、発熱部品群から低耐熱部品群への熱影響を確実に低減させることができる。

更に、第１部品群が、筐体の凹み部を基板に投影した投影面の周縁部に配置され、第２部品群が、第１部品群が配置される投影面の反対側の周縁部に配置されることにより、低耐熱部品群を発熱部品群からより確実に離間して低温領域に実装することができる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態における電子制御装置につき、更に図５及び図６をも参照して、詳細に説明する。

図５は、本実施形態における電子制御装置の縦断面図であり、図６は、図５のＣ矢視図であって電子制御装置の上面図である。なお、図６中では、便宜上、第１部品３０及び第
２部品４０は、各１個のみ記載している。

本実施形態の電子制御装置２においては、更に放熱部材６０が設けられていることが、第１の実施形態における電子制御装置１の構成に対する主たる相違点であり、残余の構成は同様である。よって、本変形例においては、かかる相違点に着目して説明することとし、同様な構成については同一の符号を付して適宜説明を簡略化又は省略する。

具体的には、図５及び図６に示すように、筐体１０には、更に筐体１０のｚ軸の正方向側の横壁面の一部をｚ軸の方向に貫通した開口部１０ｄが設けられ、かかる開口部１０ｄには、放熱性に優れた金属製等の放熱部材６０が設けられる。

かかる放熱部材６０は、第１部品３０に対面して、放熱部材６０の基板２０に対する投影面Ｍは、第１部品３０を覆うものである。

より詳しくは、放熱部材６０の基板２０に対する投影面Ｍの面積は、第１部品３０の基板２０に対する投影面ｍ１の面積と等しいか又は所定量大きく設定されることが、第１部品３０の放熱上は好ましい。更に、放熱部材６０の基板２０に対する投影面Ｍの第２部品４０側の輪郭線ＭＬＥと第１部品３０の基板２０に対する投影面ｍ１の第２部品４０側の輪郭線ｍ１ＬＥとのｚ軸方向における距離Ｘ１は 、放熱部材６０の基板２０に対する投影面Ｍの第２部品４０側の輪郭線ＭＬＥと第２部品４０の基板２０に対する投影面ｍ２の第１部品３０側の輪郭線ｍ２ＬＥとのｚ軸方向における距離Ｘ２よりも小さいことが、放熱部材６０から第２部品４０に対して不要な熱を伝熱しないために好ましい。

また、かかる放熱部材６０の下面６０ａは、筐体１０の内壁よりも第１部品３０側に突出して位置していることが、第１部品３０の放熱上は好ましい。

さて、以上の構成の電子制御装置２に図示を省略する電力源から駆動電力を供給して動作させると、基板２０の上面２０ａに実装された第１部品３０が発熱し、かかる熱は、充填材５０内を図１の矢印Ｔ１で示す方向に伝熱して、基板２０の下面２０ｂに実装された第２部品４０に伝わろうとする。

ここで、筐体１０には、基板２０の上面２０ａに向いて凹んだ凹み部１０ｂが設けられているから、矢印Ｔ１で示す方向の伝熱経路の熱抵抗は、その反対向きの矢印Ｔ２で示す伝熱経路の熱抵抗よりも小さく設定されていることになって、第２部品４０には、小さな熱量しか伝わらないことになる。

更に、筐体１０には、放熱部材６０が設けられているから、第１部品３０が発した熱は、放熱部材６０を介して筐体１０の外部により効率的に放熱されることになって、第２部品４０には、より小さな熱量しか伝わらないことになる。

以上の本実施形態の構成によれば、筐体の凹み部が、第１部品に対面する放熱部材を有し、放熱部材の基板に対する投影面が、第１部品を覆うことにより、第１部品が発する熱を、放熱部材を介して筐体の外部により効率的に放熱することができる。

また、放熱部材が、凹み部の基板側の面よりも基板側に突出することにより、第１部品が発する熱を、放熱部材を介して筐体の外部に確実に放熱することができる。

なお、本発明は、部材の種類、配置、個数等は前述の実施形態に限定されるものではなく、その構成要素を同等の作用効果を奏するものに適宜置換する等、発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることはもちろんである。

以上のように、本発明においては、発熱部品と低耐熱部品とが混在した電子制御装置において、部品の実装面積が減少することを抑制しながら、発熱部品から低耐熱部品への熱影響を低減させることができ、併せて発熱部品から発せられる熱を筐体の外部に効率的に放熱させることができる電子制御装置を提供することができるものであり、その汎用普遍的な性格から車両等の電子制御装置に広範に適用され得るものと期待される。

１………電子制御装置
２………電子制御装置
１０……筐体
１０ａ…挿入部
１０ｂ…凹み部
１０ｃ…開口部
１０ｄ…開口部
２０……基板
２０ａ…上面
２０ｂ…下面
３０……第１部品
３０Ａ…第１部品群
４０……第２部品
４０Ａ…第２部品群
５０……充填材
６０……放熱部材
６０ａ…下面

Claims (5)

1. 作動時に発熱する第１部品と、前記第１部品を実装する基板と、前記第１部品が実装された前記基板を収容する筐体と、前記筐体内に充填される充填材と、を備える電子制御装置であって、
   前記筐体は、前記基板に実装された前記第１部品に向けて凹んだ凹み部を有し、前記第１部品が実装された前記基板には、前記第１部品よりも耐熱温度が低い第２部品が実装され、前記第１部品は、前記凹み部に対面して実装され、前記第２部品は、前記第１部品が実装された基板面の反対側の基板面に実装され、かつ前記凹み部の前記基板に対する投影面は、前記第１部品及び前記第２部品を覆うことを特徴とする電子制御装置。
2. 前記筐体の前記凹み部は、前記第１部品に対面する放熱部材を有し、前記放熱部材の前記基板に対する投影面は、前記第１部品を覆うことを特徴とする請求項１に記載の電子制御装置。
3. 前記放熱部材は、前記凹み部の前記基板側の面よりも前記基板側に突出する請求項２に記載の電子制御装置。
4. 前記第１部品は、互いに近接して複数設けられた第１部品群を構成し、前記第２部品は、互いに近接して複数設けられた第２部品群を構成することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の電子制御装置。
5. 前記第１部品群は、前記筐体の前記凹み部を前記基板に投影した投影面の周縁部に配置され、前記第２部品群は、前記第１部品群が配置される前記投影面の反対側の周縁部に配置されることを特徴とする請求項４に記載の電子制御装置。

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