JP5501816B2 - 自動車用電子制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車に搭載される電子制御装置に関する。

自動車に搭載される電子制御装置は、金属製の筐体と、筐体内部に収容される回路基板と、を含んで構成される。回路基板には、半導体スイッチング素子などの発熱素子が実装されているため、発熱素子で発生した熱を筐体へと移動させ、筐体の外面から大気中へと放熱する放熱構造が採用されている。そして、発熱素子から筐体への熱移動、筐体から大気中への放熱を良好ならしめるため、特開２００４−３０４２００号公報（特許文献１）に記載されるように、筐体表面に表面処理を施す技術が提案されている。

特開２００４−３０４２００号公報

しかしながら、従来の提案技術では、筐体表面に施した表面処理で、発熱素子からの放射熱を吸収する構造であったため、発熱素子と筐体表面とが離れていると、発熱素子から筐体への熱移動が十分行われないおそれがあった。
そこで、本発明は従来技術の問題点に鑑み、発熱素子から筐体への熱伝達構造を見直すことで、放熱性を向上させた自動車用電子制御装置を提供することを目的とする。

このため、本発明では、コネクタ及び電子部品を実装する回路基板と、回路基板をスライド方式で内部に収容する金属製の筐体と、を備えた自動車用電子制御装置において、筐体の内面に熱の吸収を促進する表面処理を施すか、前記筐体の外面に熱の放射を促進する表面処理を施すか、又は、前記筐体の内面に熱の吸収を促進する表面処理を施すと共に前記筐体の外面に熱の放射を促進する表面処理を施す。また、回路基板に、そのスライド方向の最奥部に向けて、高さが徐々に低くなる電子部品を配置する一方、筐体の内面に、回路基板の発熱部位に近接するように、回路基板のスライド方向の最奥部に向けて高さが徐々に高くなる、発熱部位へと向かって延びる階段形状の突出部を形成する。さらに、突出部の側面であって、筐体を鋳造により製造するときに使用する離型用のイジェクトピンが当たる箇所を陥凹形成する。

本発明によれば、金属製の筐体の内部に、コネクタ及び電子部品が実装された回路基板がスライド方式で収容されるので、防水性及び気密性を確保することができる。また、回路基板の発熱部位で発熱した熱は、突出部を介して筐体へと伝達される。このとき、突出部が発熱部位に近接しているため、発熱部位で発生した熱を筐体へと効果的に伝達することができる。そして、筐体へと伝達された熱は、その外面から大気中へと放熱される。ここで、突出部を含む筐体の内面に熱の吸収を促進する表面処理を施しておけば、発熱部位で発生した熱の吸収を促進することができる。一方、筐体の外面に熱の放射を促進する表面処理を施しておけば、その外面から大気中への放熱効果を高めることができる。このため、自動車用電子制御装置の放熱性を向上させることができる。

自動車用電子制御装置の一例を示す斜視図である。 図１におけるＡ−Ａ断面図である。 突出部の第１変形例を示す断面図である。 本体の第１変形例を示す要部断面図である。 本体の第２変形例を示す要部断面図である。 突出部の第２変形例を示す要部断面図である。 イジェクトピンで押すことによる不具合の説明図である。 突出部の第３変形例を示す要部断面図である。

以下、添付された図面を参照して本発明を詳述する。
図１は、自動車用電子制御装置（以下「電子制御装置」という）の一例を示す。
電子制御装置１０は、少なくとも電子部品としての発熱素子ＨＥ及びコネクタＣＮが実装された回路基板２０と、回路基板２０を内部に収容する筐体３０と、を含んで構成される。筐体３０は、一面のみ開口する略箱型形状を有する本体３２と、本体３２の開口を閉塞する蓋３４と、を含んで構成される。蓋３４と回路基板２０とは、蓋３４の外面にコネクタＣＮの接続口が現われるように一体化される。ここで、本体３２及び蓋３４は、夫々、アルミニウム（Ａｌ），マグネシウム（Ｍｇ），鉄（Ｆｅ）などを主成分とする合金からなり、金型を用いた鋳造，プレス又は切削加工などにより製造される。

本体３２の内面には、回路基板２０をスライド方式で収容及び保持するため、図２に示すように、開口から最奥部へと連続する３つの側面から突出し、回路基板２０の先端及び左右両端をスライド可能に嵌合する支持部３２Ａが形成される。支持部３２Ａの形状としては、本体３２の内面から突出する形状に限らず、本体３２の内面に陥凹形成された溝であってもよい。また、本体３２及び蓋３４には、両者を相互に締結して防水性及び気密性を確保するため、ボルト，ネジなどの締結部材が挿通及び螺合する挿通孔及び雌ネジが夫々形成される。なお、本体３２と蓋３４との接合面に、防水性及び気密性をさらに高めるべく、例えば、Ｏリング，パッキン，接着剤などの弾性部材を介在させるようにしてもよい。

本体３２及び蓋３４の内面及び外面のうち少なくとも片面には、発熱素子ＨＥからの放射熱吸収及び筐体３０からの熱放射を促進するための表面処理が施される。表面処理の一例としては、絶縁材料の塗布又は電着等，アルマイト処理などが適用できる。
また、本体３２の内面には、発熱素子ＨＥからの放射熱の吸収を促進することを目的として、図２に示すように、回路基板２０の発熱素子ＨＥに近接するように、発熱素子ＨＥへと向かって延びる突出部３２Ｂが突出形成される。ここで、突出部３２Ｂが発熱素子ＨＥに接触すると、振動などにより回路基板２０に応力が作用してしまうため、筐体３０の寸法などを考慮して、突出部３２Ｂが発熱素子ＨＥに接触しないクリアランスを確保することが望ましい。なお、発熱素子ＨＥと突出部３２Ｂとの間に、伝熱性を有するグリースなどを介在させるようにしてもよい。

回路基板２０に高さの異なる複数の発熱素子ＨＥが実装される場合には、図３に示すように、本体３２の開口から最奥部に向けて、高さが徐々に高くなる階段形状の突出部３２Ｂを形成するようにすればよい。このようにすれば、金型構造を複雑化しなくとも、本体３２の最奥部から開口に向けて金型を取り出すことができる。
かかる電子制御装置１０によれば、一面のみが開口する略箱型形状を有する本体３２に対して、回路基板２０及びコネクタＣＮが一体化された蓋３４がスライド方式で締結されるため、防水性及び気密性を確保することができる。また、回路基板２０の発熱素子ＨＥで発生した熱は、突出部３２Ｂを介して本体３２へと伝達される。このとき、突出部３２Ｂが発熱素子ＨＥに近接しているため、発熱素子ＨＥからの放射熱の吸収が促進され、発熱素子ＨＥで発熱した熱を本体３２へと効果的に伝達することができる。そして、本体３２へと伝達された熱は、本体３２の外面から大気中へと放熱されると共に、蓋３４を介してその外面から大気中へと放熱される。ここで、突出部３２Ｂを含む本体３２の内面に表面処理を施しておけば、発熱素子ＨＥで発生した熱の吸収を促進することができる。一方、本体３２及び蓋３４の外面に表面処理を施しておけば、その外面から大気中への放熱効果を高めることができる。

要するに、本発明では、スライド式の電子制御装置１０の放熱性を向上させることで、従来放熱上の問題でスライド式を採用し難かった電子制御装置であってもスライド式を適用でき、簡素な構成で防水性及び気密性の高い電子制御装置を実現できる。
回路基板２０の発熱素子ＨＥに対向する本体３２の外面を、図４に示すように、突出部３２Ｂの内面形状に倣って削るようにしてもよい。このようにすれば、本体３２の体積が減少することから、本体３２の小型化を図ることができると共に、コスト削減，軽量化などを期待できる。また、本体３２の外面を削った部分に、熱の放熱面積を増加させる凹凸を形成したり、図５に示すように、放熱フィン３２Ｃを列設するようにしてもよい。

ところで、突出部３２Ｂと発熱素子ＨＥとのクリアランスは、突出部３２Ｂが発熱素子ＨＥ及びその近傍に接触しない限りにおいて、できるだけ小さい方が伝熱の面から有利である。このため、発熱素子ＨＥは、図２に示すように、回路基板２０の剛性が高い部分、具体的には、支持部３２Ａの近傍、又は、本体３２と蓋３４との接合部分との近傍に配設することで、振動などによる回路基板２０の変形を抑制することが望ましい。そして、発熱素子ＨＥに対向する本体３２の内面に突出部３２Ｂを形成すれば、本体３２の剛性が高い部分に突出部３２Ｂが位置し、振動などによる回路基板２０及び突出部３２Ｂの変形が小さくなることから、より小さなクリアランスでも発熱素子ＨＥと突出部３２Ｂとの接触を抑制できる。

また、発熱素子ＨＥから突出部３２Ｂへの熱伝達を良好ならしめるべく、図６に示すように、突出部３２Ｂに、発熱素子ＨＥの側壁を覆うように、発熱素子ＨＥへと向かって延びる延設部３２Ｄを一体化するようにしてもよい。このようにすれば、発熱素子ＨＥで発生した熱が延設部３２Ｄにも伝達されるため、筐体３０への熱伝達をさらに促進することができる。この場合、発熱素子ＨＥが実装された回路基板２０がスライド方式で本体３２に収容されるため、延設部３２Ｄは開口側に位置する部分を除く他の側壁の少なくとも一部、例えば、発熱素子ＨＥが略直方体形状を有していれば、４つの側壁のうち開口側に位置する側壁を除く他の３つの側壁の少なくとも一面を覆っていればよい。

本体３２が金型を用いた鋳造により製造される場合、回路基板２０の発熱素子ＨＥに対向する内面に突出部３２Ｂがあると、本体３２の内面形状を成形する金型から本体３２を離型するためのイジェクトピンは突出部３２Ｂの側面（開口と平行な面）を押すと効果的である。この場合、高さが異なる２つの発熱素子ＨＥが近接すると、図７に示すように、突出部３２ＢにおいてイジェクトピンＩＰで押された部分の周囲が開口側に向かって盛り上がり、一方の発熱素子ＨＥと接触してしまうおそれがある。なお、突出部３２Ｂの盛り上がり部分が発熱素子ＨＥと接触しなくとも、振動などにより回路基板２０又は筐体３０が変形すると、発熱素子ＨＥと接触して応力が作用してしまう。

このため、突出部３２Ｂの側面をイジェクトピンＩＰが押す金型を使用する場合には、図８に示すように、突出部３２Ｂの側面に、イジェクトピンＩＰで押された痕が収まるような陥凹部３２Ｅを形成するとよい。陥凹部３２Ｅの深さは、イジェクトピンＩＰが接触することで突出部３２が盛り上がる高さよりも大きく、また、陥凹部３２Ｅの径は、イジェクトピンＩＰの径より若干大きくすればよい。

突出部３２Ｂは、発熱素子ＨＥに対向する部分に限らず、発熱素子ＨＥ，基板パターン，放熱半田及びこれらの周辺を含んだ部位に形成してもよい。また、突出部３２Ｂの裏側にあたる本体３２の外面は、平坦形状，陥凹形状，フィン形状，陥凹部にフィンが列設された形状に形成されていてもよい。さらに、各図面に記載した構成を適宜組み合わせてもよい。

なお、前記実施形態においては、本体３２及び蓋３４は合金製であったが、発熱素子ＨＥに対向する突出部３２Ｂを含む放熱箇所のみを金属製とし、これを樹脂製の筐体に鋳込んだり組み合わせるようにしてもよい。
ここで、前記実施形態から把握し得る請求項以外の技術的思想について、以下に効果と共に記載する。

（イ）前記表面処理は、絶縁材料の塗布又は電着等，アルマイト処理などであることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の自動車用電子制御装置。
この発明によれば、熱の吸収及び放射を促進する表面処理を容易に実現することができる。

（ロ）前記発熱部位は、発熱素子，基板パターン，放熱半田及びこれらの周辺を含んだ部位であることを特徴とする請求項１〜請求項４及び（イ）のいずれか１つに記載の自動車用電子制御装置。
この発明によれば、実際に発熱する発熱素子に限らず、その周辺を含んだ部位の熱が放熱されるため、回路基板の温度を効果的に低下させることができる。

（ハ）前記突出部の裏側にあたる筐体の外面は、平坦形状，陥凹形状，フィン形状，陥凹部にフィンが列設された形状に形成されたことを特徴とする請求項１〜請求項４，（イ）及び（ロ）のいずれか１つに記載の自動車用電子制御装置。
この発明によれば、突出部を介して筐体に伝達された熱は、筐体の外面から大気中に放熱することができる。このとき、筐体の外面をフィン形状，陥凹部にフィンが列設された形状とすれば、放熱のための表面積を増やすことができる。

（ニ）前記突出部の側面は、前記イジェクトピンと当たる部分の周辺のみ陥凹形成されていることを特徴とする請求項４記載の自動車用電子制御装置。
この発明によれば、突出部の熱容量の減少を抑制できる。

１０ 電子制御装置
２０ 回路基板
３０ 筐体
３２ 本体
３２Ａ 支持部
３２Ｂ 突出部
３２Ｄ 延設部
３２Ｅ 陥凹部
３４ 蓋
ＣＮ コネクタ
ＨＥ 発熱素子
ＩＰ イジェクトピン

Claims (2)

1. コネクタ及び電子部品を実装する回路基板と、
   前記回路基板をスライド方式で内部に収容する金属製の筐体と、
   を備えた自動車用電子制御装置において、
   前記筐体の内面に熱の吸収を促進する表面処理を施すか、前記筐体の外面に熱の放射を促進する表面処理を施すか、又は、前記筐体の内面に熱の吸収を促進する表面処理を施すと共に前記筐体の外面に熱の放射を促進する表面処理を施し、前記回路基板に、該回路基板のスライド方向の最奥部に向けて、高さが徐々に低くなる前記電子部品を配置し、前記筐体の内面に、前記回路基板の発熱部位に近接するように、前記回路基板のスライド方向の最奥部に向けて高さが徐々に高くなる、前記発熱部位へと向かって延びる階段形状の突出部を形成し、前記突出部の側面であって、前記筐体を鋳造により製造するときに使用する離型用のイジェクトピンが当たる箇所を陥凹形成したことを特徴とする自動車用電子制御装置。
2. 前記発熱部位は、前記回路基板に実装された発熱素子であり、
   前記突出部には、前記発熱素子の側壁のうち、前記筐体に対する前記回路基板の挿入口側に位置する側壁を除く他の側壁の少なくとも一部を覆うように、該発熱素子へと向かって延びる延設部が一体化されていることを特徴とする請求項１に記載の自動車用電子制御装置。