JP5490591B2 - Electronic control unit - Google Patents
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Description
本発明は、電子制御装置に関し、特に、動作時の発熱量が相対的に小さい小発熱半導体素子と、動作時の発熱量が相対的に大きい大発熱半導体素子と、を備える電子制御装置に関する。 The present invention relates to an electronic control device, and more particularly, to an electronic control device including a small heat generating semiconductor element that generates a relatively small amount of heat during operation and a large heat generating semiconductor element that generates a relatively large amount of heat during operation.
近年、自動車等の車両に搭載される種々の電子制御装置(ECU:Electronic Control Unit)には、要求される機能の高度化に伴い、基板上に1チップ化されたIC(Integrated Circuit)である半導体素子が多数実装されるようになってきている。また、同時に、かかる電子制御装置には、その機能を維持したまま、そのサイズをより小型化することが求められているため、基板上に多数実装される半導体素子は、より実装密度を上げて配設されることが求められる現状にある。 2. Description of the Related Art In recent years, various electronic control units (ECUs) mounted on vehicles such as automobiles are integrated circuits (ICs) that are integrated into a single chip on a substrate as the required functions become more sophisticated. Many semiconductor elements have been mounted. At the same time, such an electronic control device is required to reduce its size while maintaining its function, so that a large number of semiconductor elements mounted on a substrate have a higher mounting density. It is in the present condition that it is required to be arranged.
このように、電子制御装置内に、多数の半導体素子をそれらの実装密度を上げて配設した場合には、半導体素子の動作時に電子制御装置内の温度が上昇して、半導体素子の機能等に影響が出ることも考えられるので、温度が上昇した半導体素子の動作を停止する構成を採用することも提案されてきている。 As described above, when a large number of semiconductor elements are arranged in the electronic control device with their mounting density increased, the temperature in the electronic control device rises during the operation of the semiconductor elements, and the functions of the semiconductor elements, etc. Therefore, it has been proposed to adopt a configuration in which the operation of the semiconductor element whose temperature has risen is stopped.
特許文献1は、1チップICの過熱保護装置を開示する。具体的には、ドライバIC20(1チップIC)は、外部負荷40または外部モジュール50との間で各種信号のやり取りを行う複数の外部負荷駆動部23または通信制御部24と、外部負荷駆動部23等の作動に必要な大きさの電源を供給するメイン電源22(電源供給手段)と、を備え、外部負荷駆動部23等は、その温度が温度Tsub1等(第1保護温度)に達したとき、その外部負荷駆動部23等の機能を停止する過熱保護機能部23a等(機能制御側過熱保護手段)を有して、システム全体の稼動率を維持しながら、1チップICのチップ全体の温度上昇を防ぐことが企図されている。
しかしながら、本発明者の検討によれば、かかる特許文献1の構成では、ドライバIC20の外部負荷駆動部23等に過熱保護機能部23a等を設けて、外部負荷駆動部23等の温度が温度Tsub1等(第1保護温度)に達したとき、その外部負荷駆動部23等の機能を停止する構成を採用する必要があるため、その構成が煩雑になる傾向があると考えられる。
However, according to the examination of the present inventor, in the configuration of
また、本発明者の検討によれば、このように過熱保護機能部23a等を設けない一般的なドライバICを採用したとすれば、過熱する可能性のあるドライバICから他のドライバICに伝搬する熱を吸収したり他のドライバICを遮蔽したりするような付加的な吸収物体や遮蔽物体を設ける必要があり、いずれにせよその構成が煩雑になる傾向があるとも考えられる。 Further, according to the study of the present inventor, if a general driver IC that does not include the overheat protection function unit 23a or the like is employed, the driver IC that may overheat propagates to another driver IC. It is necessary to provide an additional absorbing object or shielding object that absorbs heat to be shielded or shields other driver ICs, and it is considered that the configuration tends to be complicated anyway.
つまり、特殊なドライバIC等の半導体素子の構成を採用したり、特殊な吸収物体等を付加する構成を採用することなく、動作時等に発熱するドライバIC等の半導体素子の熱の影響を低減するための新規な構成を有する電子制御装置が要請された状況にある。 In other words, the influence of the heat of the semiconductor elements such as the driver IC that generates heat during operation is reduced without adopting the structure of the semiconductor elements such as a special driver IC or adding a special absorbing object. There is a demand for an electronic control device having a new configuration for this purpose.
本発明は、以上の検討を経てなされたものであり、特殊なドライバIC等の半導体素子の構成を採用したり、特殊な吸収物体等を付加する構成を採用することなく、動作時等に発熱するドライバIC等の半導体素子の熱の影響を低減することのできる電子制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made through the above-described studies, and generates heat during operation or the like without adopting a configuration of a semiconductor element such as a special driver IC or a configuration adding a special absorbing object or the like. An object of the present invention is to provide an electronic control device capable of reducing the influence of heat of a semiconductor element such as a driver IC.
以上の目的を達成するべく、本発明は、第1の局面において、各々が筐体内で集積回路化され動作時に発熱するn(nは3以上の自然数)個の半導体素子を備える電子制御装置であって、前記n個の半導体素子は、動作時の発熱量が相対的に小さい少なくとも1つの第1の小発熱半導体素子と、動作時の発熱量が前記第1の小発熱半導体素子の前記発熱量よりも相対的に大きい第1の大発熱半導体素子と、動作時の発熱量が前記第1の小発熱半導体素子の前記発熱量よりも相対的に大きい第2の大発熱半導体素子と、を含み、前記第1の小発熱半導体素子、前記第1の大発熱半導体素子及び前記第2の大発熱半導体素子が、単一の基板上の同一面側に実装され、かつ、前記第1の大発熱半導体素子及び前記第2の大発熱半導体素子相互間の熱輻射領域内に、前記第1の小発熱半導体素子の筐体の少な
くとも一部が配置されており、前記第1の大発熱半導体素子及び前記第2の大発熱半導体素子は、それらの内部電気回路に起因して、発熱量が相対的に大きい大発熱端子をそれぞれ有し、前記第1の大発熱半導体素子及び前記第2の大発熱半導体素子との関係において、前記大発熱端子同士は対面しないことを特徴とする電子制御装置である。
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, there is provided an electronic control device including n (n is a natural number of 3 or more) semiconductor elements, each of which is integrated in a housing and generates heat during operation. The n semiconductor elements include at least one first small heat generating semiconductor element that generates a relatively small amount of heat during operation, and the heat generation amount of the first small heat generating semiconductor element during operation. A first large heat-generating semiconductor element that is relatively larger than the amount, and a second large heat-generating semiconductor element that has a heat amount during operation that is relatively larger than the heat amount of the first small heat-generating semiconductor element. The first small heat generating semiconductor element, the first large heat generating semiconductor element, and the second large heat generating semiconductor element are mounted on the same surface on a single substrate, and the first large heat generating semiconductor element is mounted. Heat between the heat generating semiconductor element and the second large heat generating semiconductor element The morphism region, the first being at least partially disposed in the housing of the small heat-generating semiconductor device, the first large-heat-generating semiconductor element and the second large heat-generating semiconductor element, their internal electric circuit Due to the above, each of the large heat generating terminals has a relatively large heat generation amount, and the large heat generating terminals do not face each other in the relationship between the first large heat generating semiconductor element and the second large heat generating semiconductor element. This is an electronic control device.
本発明の第1の局面の電子制御装置によれば、第1の小発熱半導体素子、第1の大発熱半導体素子及び第2の大発熱半導体素子が、単一の基板上の同一面側に実装され、かつ、第1の大発熱半導体素子及び第2の大発熱半導体素子相互間の熱輻射領域内に、第1の小発熱半導体素子の筐体の少なくとも一部が配置されていることにより、部品点数を増加させることなく簡便な構成により、統一的な指針でもって、電子制御装置を構成する半導体素子の動作時の温度が不要に上昇することを防止しながら、基板上に半導体素子を実装することができる。 According to the electronic control device of the first aspect of the present invention, the first small heat generating semiconductor element, the first large heat generating semiconductor element, and the second large heat generating semiconductor element are on the same surface side on a single substrate. By being mounted and at least a part of the casing of the first small heat generating semiconductor element is disposed in the heat radiation region between the first large heat generating semiconductor element and the second large heat generating semiconductor element. With a simple configuration without increasing the number of parts, the semiconductor element is placed on the substrate while preventing the temperature during operation of the semiconductor element constituting the electronic control device from unnecessarily rising with a unified guideline. Can be implemented.
また、第1の大発熱半導体素子及び第2の大発熱半導体素子との関係において、大発熱端子同士が対面しないように、基板上に半導体素子が実装されているため、電子制御装置を構成する半導体素子の動作時の温度が不要に上昇することをより確実に防止することができる。 In addition , since the semiconductor element is mounted on the substrate so that the large heat generating terminals do not face each other in the relationship between the first large heat generating semiconductor element and the second large heat generating semiconductor element, the electronic control device is configured. It can prevent more reliably that the temperature at the time of operation | movement of a semiconductor element rises unnecessarily.
以下、図面を適宜参照して、本発明の実施形態における電子制御装置につき、詳細に説明する。 Hereinafter, an electronic control device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate.
まず、本実施形態における電子制御装置の構成について、図1及び図2を参照して、詳細に説明する。 First, the configuration of the electronic control device in the present embodiment will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2.
図1は、本実施形態における電子制御装置の接続構成を示すブロック図である。また、図2は、本実施形態における電子制御装置内のドライバICの構成を示す上面図であり、図2(a)から図2(c)はそれぞれ、小発熱ドライバIC、第1の大発熱ドライバIC及び第2の大発熱ICの構成を示す上面図である。 FIG. 1 is a block diagram illustrating a connection configuration of the electronic control device according to the present embodiment. FIG. 2 is a top view showing the configuration of the driver IC in the electronic control device according to the present embodiment. FIGS. 2A to 2C are a small heat generation driver IC and a first large heat generation, respectively. It is a top view which shows the structure of driver IC and 2nd large heat generation IC.
図1に示すように、電子制御装置1は、マイクロコンピュータである。かかる電子制御装置1には、駆動対象電気部品3〜8がそれぞれ対応して接続されて、各駆動対象電気部品3〜8は、電子制御装置1の制御の下で駆動されて、所定の動作をする。なお、電子制御装置1は、図示を省略する演算処理素子及び必要なメモリ素子を有する。
As shown in FIG. 1, the
ここで、駆動対象電気部品3〜8の個数及び種類は限定的なものではないが、駆動対象電気部品3は、車両の内燃機関を始動するためのスタータに電力を供給するための電力供給用リレー、駆動対象電気部品4は、車両の大電力アクセサリに電力を供給するための電力供給用リレー、駆動対象電気部品5は、車両のインジケータの発光ダイオードを駆動するための駆動用リレー、駆動対象電気部品6は、車両の内燃機関のアイドルコントロール用のソレノイドを駆動するための駆動用リレー、駆動対象電気部品7は、車両のフューエルタンクのガス圧調整用のソレノイドを駆動するための駆動用リレー、及び駆動対象電気部品8は、車両の内燃機関の潤滑オイルの圧力調整用のソレノイドを駆動するための駆動用リレーである。
Here, the number and types of the drive target
また、電子制御装置1は、個数は限定的なものではないが、それぞれが1チップ化されて動作時に発熱する半導体素子としてドライバIC10、20、30を内蔵する。
The number of
具体的には、ドライバIC10は、図2(a)に示すように、内部電気回路を典型的には樹脂製で直方体状の封止筐体で封止すると共に、かかる内部電気回路に電気的に接続された端子11〜18を封止筐体の外部に延出する構成を有するものである。ここで、端子11〜18の個数は限定的なものではないが、特に、端子14は、車両のインジケータの発光ダイオードを駆動するための駆動用リレー5に電気的に接続され、端子18は、車両の内燃機関のアイドルコントロール用のソレノイドを駆動するための駆動用リレー6に電気的に接続されている。
Specifically, as shown in FIG. 2A, the
ドライバIC20は、図2(b)に示すように、内部電気回路を典型的には樹脂製で直方体状の封止筐体で封止すると共に、かかる内部電気回路に電気的に接続された端子21〜28を封止筐体の外部に延出する構成を有するものである。ここで、端子21〜28の個数は限定的なものではないが、特に、端子21は、車両の内燃機関を始動するためのスタータに電力を供給するための電力供給用リレー3に電気的に接続され、端子25は、車両の大電力アクセサリに電力を供給するための電力供給用リレー4に電気的に接続されている。
As shown in FIG. 2B, the
ドライバIC30は、図2(c)に示すように、内部電気回路を典型的には樹脂製で直方体状の封止筐体で封止すると共に、かかる内部電気回路に電気的に接続された端子31〜38を封止筐体の外部に延出する構成を有するものである。ここで、端子31〜38の個数は限定的なものではないが、特に、端子31は、車両のフューエルタンクのガス圧調整用のソレノイドを駆動するための駆動用リレー7に電気的に接続され、端子38は、車両の内燃機関の潤滑オイルの圧力調整用のソレノイドを駆動するための駆動用リレー8に電気的に接続されている。
As shown in FIG. 2 (c), the
以上の構成において、更に図3及び図4をも参照して、電子制御装置1内のドライバIC10、20、30が、それぞれ作動状態にあるときの発熱状態について、詳細に説明する。
In the above configuration, the heat generation state when each of the
図3(a)は、本実施形態における電子制御装置内の各ドライバICが基板上に実装された構成を示す上面図である。図3(b)は、本実施形態における電子制御装置内の各ドライバICが基板上に実装された構成を示す側面図であり、図3(a)のA矢視図に相当する。また、図4は、本実施形態における電子制御装置内のドライバIC間の熱輻射の状態を示す上面図であり、図4(a)は、1つの大発熱ドライバICの一方の側に2つの大発熱ドライバICが配置された場合の熱輻射の状態を示し、図4(b)は、1つの大発熱ドライバICの両側に各1つの大発熱ドライバICが配置された場合の熱輻射の状態を示す。なお、図中、x軸、y軸及びz軸は、3軸直交座標系を成し、z軸の方向を上下方向とする。 FIG. 3A is a top view showing a configuration in which each driver IC in the electronic control device according to the present embodiment is mounted on a substrate. FIG. 3B is a side view showing a configuration in which each driver IC in the electronic control device according to the present embodiment is mounted on a substrate, and corresponds to a view taken in the direction of arrow A in FIG. FIG. 4 is a top view showing a state of heat radiation between the driver ICs in the electronic control unit according to the present embodiment. FIG. 4A shows two large heat generating driver ICs on one side. FIG. 4B shows a state of heat radiation when a large heat generating driver IC is arranged. FIG. 4B shows a state of heat radiation when one large heat generating driver IC is arranged on both sides of one large heat generating driver IC. Indicates. In the figure, the x-axis, y-axis, and z-axis form a three-axis orthogonal coordinate system, and the direction of the z-axis is the vertical direction.
図3(a)及び図3(b)に示すように、ドライバIC10、20、30はそれぞれ、典型的にはプリント配線が配策されたガラスエポキシ基板である基板SB上に、図示を省略する周辺の電気部品等を適宜避けながら、実装されている。
As shown in FIG. 3A and FIG. 3B, the
かかる構成で、電子制御装置1に駆動対象電気部品3〜8を接続して、ドライバIC10、20、30をそれぞれ、所定時間作動して封止筐体の温度を複数箇所測定して平均をとったところ、ドライバIC10の封止筐体の温度が最も低く、ドライバIC20の封止筐体の温度が最も高く、かつ、ドライバIC30の封止筐体の温度は、ドライバIC10のものよりは高いがドライバIC20のものよりは低いようなそれらの中間の温度であった。
With such a configuration, the
より詳しく検討すると、ドライバIC10の端子14及び端子18、ドライバIC20の端子21及び端子25、並びにドライバIC30の端子31及び端子38に発熱が見られたが、ドライバIC10の端子14の温度が最も低く、ドライバIC20の端子21の温度が最も高く、かつ、ドライバIC10の端子14、ドライバIC20の端子25、及びドライバIC30の端子31及び端子38のそれぞれの温度は、ドライバIC10の端子14の温度のよりは高いが、ドライバIC20の端子21の温度よりは低いようなそれらの中間の温度であった。
When examined in more detail, heat was observed at the
このような現象が生じたのは、ドライバIC10の端子14は、負荷の小さなインジケータの発光ダイオードを駆動するための駆動用リレー5に電気的に接続されるものであるため、対応する内部電気回路で消費される電力値が最も小さく、発熱量が相対的に最も小さいものであるのに対して、ドライバIC20の端子21は、負荷の大きなスタータに電力を供給するための電力供給用リレー3に電気的に接続されるものであるため、対応する内部電気回路で消費される電力値が最も大きく、発熱量が相対的に最も大きいものである一方で、残余の発熱する端子18、25、31、38は、それらに対して中間的な負荷に電気的に接続されるものであるため、対応する内部電気回路で消費される電力値が相対的に中間的な値をとり、発熱量も相対的に中間的な値をとるためであると考えられる。
Such a phenomenon has occurred because the
よって、消費電力が最も小さい内部電気回路及び消費電力が中程度である内部電気回路を有するドライバIC10の動作時の発熱量が最も少なくて封止筐体の温度が最も低くなり、消費電力が最も大きい内部電気回路及び消費電力が中程度である内部電気回路を有するドライバIC20の発熱量が最も大きくて封止筐体の温度が最も高くなり、かつ、消費電力が中程度である内部電気回路を2つ有するドライバIC30の動作時の発熱量は中間的であるので封止筐体の温度がそれらの中間の温度になったものと結論づけられる。なお、ドライバIC10を小発熱ドライバICと呼べば、ドライバIC20、30は、動作時において、それらの封止筐体の温度がドライバIC10の封止筐体の温度よりも高いものであるから、大発熱ドライバICと呼ぶことができる。
Therefore, the
さて、ドライバIC10、20、30の配置関係については、基板SB上において、例えば、ドライバIC10を挟むようにドライバIC20、30が配置されているのであるが、ここで、図3(a)中で、実線で示すドライバIC10の位置を上方や下方に移動して、それぞれ2点鎖線で示すドライバIC10’の位置やドライバIC10”の位置に置いた場合には、実線で示すドライバIC10の位置におけるものに比較して、ドライバIC20、30のそれぞれの封止筐体の温度が上昇し、更に、ドライバIC10の位置をより基板SBの端部に向けて上方や下方に移動した場合には、ドライバIC20、30のそれぞれの封止筐体の温度がより上昇していった。
Now, with regard to the arrangement relationship of the
このような現象が生じたのは、ドライバIC10の位置をドライバIC20、30に対して移動することに対応して、動作時に発熱するドライバIC20、30の一方の熱輻射が他方に互いにより大きく伝搬することに起因して、ドライバIC20、30のそれぞれの封止筐体の温度が上昇していったためであると考えられる。
This phenomenon occurs because the thermal radiation of one of the
より詳しく検討すると、ドライバIC20からドライバIC30に向かう熱輻射は、主として、ドライバIC20の封止筐体における基板SBの上面に垂直な縦側壁のうちドライバIC30に対面する縦壁20A、20Bから発せられて、ドライバIC30の封止筐体における基板SBの上面に垂直な縦側壁のうちドライバIC20に対面する縦壁30A、30Bで受けられるため、ドライバIC20からドライバIC30に向かう熱輻射の輻射領域は、図3(a)に示すように、ドライバIC20の縦壁20A、20Bの輪郭端及びドライバIC30の縦壁30A、30Bの輪郭端で規定される領域Hである。また、ドライバIC30からドライバIC20に向かう熱輻射の輻射領域も同様に規定されて、図3(a)に示す領域Hに一致するものと評価できる。
Considering in more detail, the heat radiation from the
つまり、かかるドライバIC20、30相互間の熱輻射領域Hを介して、動作時に発熱するドライバIC20、30の一方の熱輻射が他方に互いに伝搬して、ドライバIC20、30のそれぞれの封止筐体の温度が上昇するものと考えられる。
That is, the thermal radiation of one of the
そして、このような熱輻射領域Hにおいて、伝搬する熱を吸収する吸収物体が無ければ、ドライバIC20、30は、互いが発する熱をそのまま受けるため、それぞれの封止筐体の温度が本来の温度よりも上昇する一方で、熱輻射領域Hにおいて、伝搬する熱を吸収する吸収物体を配置すれば、ドライバIC20、30が互いに発する熱の一部が吸収されることになって、ドライバIC20、30は、互いが発する熱から吸収物体で吸収される熱を差し引いた量の熱を受けるようになると考えられる。
And, in such a heat radiation region H, if there is no absorbing object that absorbs the heat that propagates, the
ここで、前述したように、動作時のドライバIC10の封止筐体の温度は、動作時のドライバIC20、30のそれぞれの封止筐体の温度よりも低いものである。よって、熱輻射領域Hに、ドライバIC10を配置すると、主としてその封止筐体が、ドライバIC20、30が互いに発する熱を吸収する吸収物体として機能することになり、結果として、ドライバIC20、30が受ける熱量が減少して、ドライバIC20、30のそれぞれの封止筐体の温度が低下し得ることが分かる。
Here, as described above, the temperature of the sealed housing of the
更に、図3(a)中にで実線で示す位置にドライバIC10を配置すれば、ドライバIC10の封止筐体が、ドライバIC20、30のそれぞれの封止筐体の間で、熱輻射領域Hの実質全域を遮るものであるから、そこを伝搬する熱量をより多く吸収することができて、2点鎖線で示すドライバIC10’の位置やドライバIC10”の位置に置いた場合に比較して、ドライバIC20、30のそれぞれの封止筐体の温度がより低下するものであることが理解できる。
Further, if the
従って、特殊な吸収物体を適用しなくとも、ドライバIC20、30のそれぞれの封止筐体の間で熱輻射領域Hの実質全域を遮るように熱輻射領域Hに重ねて、動作時の封止筐体の温度が低いドライバIC10を配置すれば、動作時のドライバIC20、30のそれぞれの封止筐体の温度をより低く維持できることが理解できる。
Therefore, even when a special absorbing object is not applied, it is overlapped on the heat radiation area H so as to block the substantial whole area of the heat radiation area H between the respective sealing housings of the
但し、基板SB上に実装され得るドライバIC10の位置は、周辺の電気部品等によりある程度限定されるから、熱輻射領域Hの実質全域を遮るようにドライバIC10を配置できない場合であっても、図3(a)中に2点鎖線で示すドライバIC10’の位置やドライバIC10”の位置のように、熱輻射領域Hの少なくとも一部を遮るようにドライバIC10の封止筐体を配置すれば、動作時のドライバIC20、30のそれぞれの封止筐体の温度を、熱輻射領域H内に全くドライバIC10を全く配置しない場合に比較して低下させることができるものである。また、かかる動作時の温度が相対的に低い小発熱ドライバIC10の封止筐体の形状としては、熱輻射領域Hを確実かつ効率的に遮る利便性からいえば、直方体状であることが好ましいといえる。
However, since the position of the
また、このようにドライバIC20、30のそれぞれの封止筐体の間で熱輻射領域Hの実質全域を遮るように、動作時の封止筐体の温度が低いドライバIC10を配置する際には、ドライバIC20においては、温度が相対的に高い端子21、25が存在し、ドライバIC30においては、温度が相対的に高い端子31、38が存在して、かかる端子21、25、31、38は発熱源になり得る。
Further, when the
そこで、これらの端子21、25、31、38を、対応するドライバIC20、30に対面しないように配置すれば、これらから発する熱量を熱輻射領域Hに重畳することを避けることができて、熱輻射領域Hを伝播する熱量を低減し得ることになる。もちろん、これらの端子21、25、31、38の全部を、対応するドライバIC20、30に直接対面しないように配置することは、ドライバIC20、30の配置制約上で困難な場合が多いので、図3(a)に示すように、ドライバIC20の端子21のみをドライバIC30に直接対面しないように配置すると共に、ドライバIC20の端子25及びドライバIC30の端子31、38は、ドライバIC10の封止筐体を間に介在させて配置し、それによってかかる端子25、31、38が、対応するドライバIC20、30に結果的に直接対面しないように構成してもよい。
Therefore, if these
さて、以上のような動作時の封止筐体の温度が相対的に低い小発熱ドライバIC10及び動作時の封止筐体の温度が相対的に高い大発熱ドライバIC20、30に関する実装指針は、ドライバICの数がより増加した場合であっても適用可能であるので、次に、図4を参照して、ドライバICの数がより増加した場合について詳細に説明する。
Now, the mounting guidelines for the small heat generating
図4(a)は、1つの大発熱ドライバICの一方の側に2つの大発熱ドライバICが配置された場合のそれぞれのドライバIC間の熱輻射の状態を示し、図4(b)は、1つの大発熱ドライバICの両側に各1つの大発熱ドライバICが配置された場合のそれぞれのドライバIC間の熱輻射の状態を示す。 FIG. 4A shows the state of thermal radiation between the respective driver ICs when two large heat generating driver ICs are arranged on one side of one large heat generating driver IC, and FIG. The state of thermal radiation between the respective driver ICs when one large heat generating driver IC is arranged on both sides of one large heat generating driver IC is shown.
図4(a)に示すように、更に、動作時の封止筐体の温度が相対的に高い大発熱ドライバIC40が、動作時の封止筐体の温度が相対的に高い大発熱ドライバIC20に対して、動作時の封止筐体の温度が相対的に高い大発熱ドライバIC30と同じ側に配設される場合には、ドライバIC20、30間に規定される熱輻射領域Hに加えて、同様の考え方で、ドライバIC20、40間に熱輻射領域H1が規定されると共に、ドライバIC30、40間に熱輻射領域H2が規定される。
Further, as shown in FIG. 4A, the large heat
よって、かかる場合には、熱輻射領域H、H1、H2のそれぞれに重なるように、ドライバIC10のような動作時の封止筐体の温度が相対的に低い小発熱ドライバICの封止筐体を1つ又は複数配設すれば、熱輻射領域H、H1、H2を遮ることができ、ドライバIC20、30間及びドライバIC20、40間をそれぞれ伝搬する熱量を吸収し得て、動作時のドライバIC20、30、40のそれぞれの封止筐体の温度を、低下させることができるものである。なお、動作時の封止筐体の温度が相対的に低い小発熱ドライバICの封止筐体のサイズが小さい場合には、熱輻射領域H、H1、H2がそれぞれ重なる熱輻射領域H3、H4、H5に重ねて分散的に複数配置すれば、効果的に伝搬する熱量を低減することも可能である。
Therefore, in such a case, the sealing case of the small heat-generating driver IC in which the temperature of the sealing case at the time of operation such as the
また、図4(b)に示すように、更に、動作時の封止筐体の温度が相対的に高い大発熱ドライバIC50が、動作時の封止筐体の温度が相対的に高い大発熱ドライバIC20に対して、動作時の封止筐体の温度が相対的に高い大発熱ドライバIC30と反対側に配設される場合には、ドライバIC20、30間に規定される熱輻射領域Hに加えて、同様の考え方で、ドライバIC20、50間に熱輻射領域H6が規定される。なお、ドライバIC30、60間の距離は相対的に大きいので、これらの間の熱輻射は実質問題とはならない。
In addition, as shown in FIG. 4B, the large heat
よって、かかる場合においても、熱輻射領域H、H6のそれぞれに重なるように、ドライバIC10のような動作時の封止筐体の温度が相対的に低い小発熱ドライバICの封止筐体を複数配設すれば、熱輻射領域H、H6を遮ることができ、ドライバIC20、30間及びドライバIC20、50間をそれぞれ伝搬する熱量を吸収し得て、動作時のドライバIC20、30、50のそれぞれの封止筐体の温度を、低下させることができるものである。
Therefore, even in such a case, a plurality of sealing housings for the small heat-generating driver IC, such as the
従って、このような考え方を拡張していけば、動作時の封止筐体の温度が相対的に低い小発熱ドライバIC及び動作時の封止筐体の温度が相対的に高い大発熱ドライバICが、合計n(nは3以上の自然数)個でもって基板上に実装された場合において、以上説明したドライバICの実装指針を適用自在であることが分かる。 Therefore, if such a concept is expanded, a small heat generating driver IC in which the temperature of the sealed casing during operation is relatively low and a large heat generating driver IC in which the temperature of the sealing casing during operation is relatively high However, it can be seen that when the total n (n is a natural number of 3 or more) are mounted on the substrate, the driver IC mounting guidelines described above can be applied.
また、以上の構成においては、ドライバIC10、20、30等を電子制御装置とは別のドライバ装置として独立させても成立するものであるので、かかる構成を変形例として、更に図5及び図6をも参照して、以下、詳細に説明する。
Further, in the above configuration, the
図5は、本実施形態における変形例の電子制御装置の接続構成を示すブロック図である。また、図6は、本変形例における電子制御装置とドライバ装置とが同一パッケージ内に配置されて積層された構成を示す断面図である。 FIG. 5 is a block diagram illustrating a connection configuration of an electronic control device according to a modification of the present embodiment. FIG. 6 is a cross-sectional view showing a configuration in which the electronic control device and the driver device in the present modification are arranged and stacked in the same package.
本変形例における構成は、以上の構成に対して、ドライバIC10、20、30等を電子制御装置とは別のドライバ装置として独立させていることが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。
The configuration in this modification is mainly different from the above configuration in that the
具体的には、図5に示すように、本変形例においては、ドライバ装置60が、ドライバIC10、20、30を内蔵して電子制御装置70とは別にモジュール化されており、更に図6に示すように、ドライバ装置60と電子制御装置70とは、同一の筐体等のパッケージPK内に封止されて一体化された構成を有し、所望の支持体Bに載置されて車両等に固定される構成を有する。かかるパッケージPKは、例えば樹脂封止体であり、トランスファーモールド法等により成形される。また、ドライバ装置60は、マイクロコンピュータである電子制御装置70及び各駆動対象電気部品3〜8に対応して接続されて、電子制御装置70の制御の下で動作し、駆動対象電気部品3〜8をそれぞれ駆動する。
Specifically, as shown in FIG. 5, in the present modification, the
このような構成によれば、図3(a)及び図3(b)に示す構成と同様に、ドライバIC20、30のそれぞれの封止筐体の間で熱輻射領域Hの実質全域を遮るように熱輻射領域Hに重ねて、動作時の封止筐体の温度が低いドライバIC10を配置すれば、動作時のドライバIC20、30のそれぞれの封止筐体の温度をより低く維持できると共に、ドライバ装置60と電子制御装置70との全体構成をコンパクト化することができることとなる。
According to such a configuration, similar to the configuration shown in FIGS. 3A and 3B, the substantial area of the heat radiation region H is blocked between the respective sealing housings of the
なお、本実施形態においては、動作時に発熱する半導体素子としてドライバICを例に挙げて説明したが、その他の動作時に発熱する半導体素子であっても、本実施形態の実装指針は適用できることはもちろんである。 In this embodiment, the driver IC is described as an example of the semiconductor element that generates heat during operation. However, the mounting guidelines of the present embodiment can be applied to other semiconductor elements that generate heat during operation. It is.
また、動作時の温度が相対的に高い大発熱ドライバICの封止筐体を、直方体状として説明したが、同等の機能が発揮できるものであれば、体積は大きくなる傾向にはあるが円柱状等の他の封止筐体を適用してもかまわない。 Further, the sealing housing of the large heat generating driver IC having a relatively high temperature during operation has been described as a rectangular parallelepiped shape. However, if the equivalent function can be exhibited, the volume tends to increase, but the circle tends to increase. Other sealed casings such as a columnar shape may be applied.
以上の構成によれば、第1の小発熱半導体素子、第1の大発熱半導体素子及び第2の大発熱半導体素子が、単一の基板上の同一面側に実装され、かつ、第1の大発熱半導体素子及び第2の大発熱半導体素子相互間の熱輻射領域内に、第1の小発熱半導体素子の筐体の少なくとも一部が配置されていることにより、部品点数を増加させることなく簡便な構成により、統一的な指針でもって、電子制御装置を構成する半導体素子の動作時の温度が不要に上昇することを防止しながら、基板上に半導体素子を実装することができる。 According to the above configuration, the first small heat generating semiconductor element, the first large heat generating semiconductor element, and the second large heat generating semiconductor element are mounted on the same surface side on the single substrate, and the first By disposing at least a part of the casing of the first small heat generating semiconductor element in the heat radiation region between the large heat generating semiconductor element and the second large heat generating semiconductor element, the number of components is not increased. With a simple configuration, the semiconductor element can be mounted on the substrate while preventing the temperature during operation of the semiconductor element constituting the electronic control device from being unnecessarily increased with a unified guideline.
また、第1の大発熱半導体素子及び第2の大発熱半導体素子との関係において、大発熱端子同士が対面しないように、基板上に半導体素子が実装されているため、電子制御装置を構成する半導体素子の動作時の温度が不要に上昇することをより確実に防止することができる。 In addition, since the semiconductor element is mounted on the substrate so that the large heat generating terminals do not face each other in the relationship between the first large heat generating semiconductor element and the second large heat generating semiconductor element, the electronic control device is configured. It can prevent more reliably that the temperature at the time of operation | movement of a semiconductor element rises unnecessarily.
また、第1の小発熱半導体素子の封止筐体が、直方体形状を有することにより、簡便な構成で確実に半導体素子間の熱輻射領域を遮って熱量を吸収することができ、電子制御装置を構成する半導体素子の動作時の温度が不要に上昇することをより確実に防止することができる。 In addition, since the first small heat-generating semiconductor element sealing casing has a rectangular parallelepiped shape, the heat radiation area between the semiconductor elements can be reliably blocked with a simple configuration, and the amount of heat can be absorbed. It is possible to more reliably prevent the temperature at the time of operation of the semiconductor element constituting the element from rising unnecessarily.
また、電子制御装置とは別にモジュール化されたドライバ装置と、ドライバ装置の動作を制御する電子制御装置と、が同一のパッケージ内に配置されていることにより、ドライバ装置を構成する半導体素子の動作時の温度が不要に上昇することを確実に抑制しながら、その全体構成をコンパクト化することができる。 The driver device modularized separately from the electronic control device and the electronic control device that controls the operation of the driver device are arranged in the same package, so that the operation of the semiconductor element constituting the driver device is performed. The entire configuration can be made compact while reliably suppressing an unnecessarily rising temperature at the time.
なお、本発明においては、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。 In the present invention, the type, arrangement, number, and the like of the members are not limited to the above-described embodiments, and the components depart from the gist of the invention, such as appropriately replacing the constituent elements with those having the same operational effects. Of course, it can be appropriately changed within the range not to be.
以上のように、本発明においては、特殊なドライバIC等の半導体素子の構成を採用したり、特殊な吸収物体等を付加する構成を採用することなく、動作時等に発熱するドライバIC等の半導体素子の熱の影響を低減することのできる電子制御装置を提供することができ、その汎用普遍的な性格から車両等の電気部品の駆動装置に広範に適用され得るものと期待される。 As described above, in the present invention, the configuration of a semiconductor element such as a special driver IC or the like, or the configuration of a driver IC that generates heat during operation or the like without adopting a configuration that adds a special absorbing object or the like is adopted. An electronic control device capable of reducing the influence of heat of the semiconductor element can be provided, and it is expected that the electronic control device can be widely applied to a drive device for an electrical component such as a vehicle because of its general-purpose universal character.
1…電子制御装置
3〜8…駆動対象電気部品
10、20、30、40、50…ドライバIC
11〜18…端子
21〜28…端子
31〜38…端子
20A、20B、30A、30B…縦側壁
60…ドライバ装置
70…電子制御装置
H、H2、H3、H4、H5、H6…熱輻射領域
SB…基板
B…支持体
DESCRIPTION OF
11-18 ... terminals 21-28 ... terminals 31-38 ...
Claims (1)
前記n個の半導体素子は、動作時の発熱量が相対的に小さい少なくとも1つの第1の小発熱半導体素子と、動作時の発熱量が前記第1の小発熱半導体素子の前記発熱量よりも相対的に大きい第1の大発熱半導体素子と、動作時の発熱量が前記第1の小発熱半導体素子の前記発熱量よりも相対的に大きい第2の大発熱半導体素子と、を含み、
前記第1の小発熱半導体素子、前記第1の大発熱半導体素子及び前記第2の大発熱半導体素子が、単一の基板上の同一面側に実装され、かつ、
前記第1の大発熱半導体素子及び前記第2の大発熱半導体素子相互間の熱輻射領域内に、前記第1の小発熱半導体素子の筐体の少なくとも一部が配置されており、
前記第1の大発熱半導体素子及び前記第2の大発熱半導体素子は、それらの内部電気回路に起因して、発熱量が相対的に大きい大発熱端子をそれぞれ有し、前記第1の大発熱半導体素子及び前記第2の大発熱半導体素子との関係において、前記大発熱端子同士は対面しないことを特徴とする電子制御装置。 An electronic control device comprising n (n is a natural number of 3 or more) semiconductor elements, each of which is integrated in a housing and generates heat during operation,
The n semiconductor elements include at least one first small heat generating semiconductor element that generates a relatively small amount of heat during operation, and the amount of heat generated during operation than the amount of heat generated by the first small heat generating semiconductor element. A first large heat generating semiconductor element that is relatively large, and a second large heat generating semiconductor element that has a heat generation amount during operation that is relatively larger than the heat generation amount of the first small heat generating semiconductor element,
The first small heat generating semiconductor element, the first large heat generating semiconductor element, and the second large heat generating semiconductor element are mounted on the same surface on a single substrate; and
At least a part of a housing of the first small heat generating semiconductor element is disposed in a heat radiation region between the first large heat generating semiconductor element and the second large heat generating semiconductor element ;
The first large heat generating semiconductor element and the second large heat generating semiconductor element each have a large heat generating terminal that generates a relatively large amount of heat due to their internal electric circuit, and the first large heat generating semiconductor element. An electronic control device , wherein the large heat generating terminals do not face each other in the relationship between the semiconductor element and the second large heat generating semiconductor element .
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