JP6094455B2 - 車両用電子機器 - Google Patents

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Description

本発明は、車両に搭載可能な車両用電子機器に関する。
この種の車両用電子機器は、マイクロコンピュータを搭載し各種機器(センサ、アクチュエータ)を制御する。近年では、車両用制御機器の電子化が進み、例えば、従来のナビゲーション機能に留まらず、車外のセンター装置との連携、挙動制御などの多種多様なサービスも実現されている。
また、車両用電子機器は、その搭載位置として体格的な制約を備える。車両用電子機器は、各種様々な機能を搭載するため、車両に搭載される各種のECU(Electronic Control Unit)、カメラ、オーディオ機器、さらに、車両持込可能な携帯端末、など複数の電子機器と情報を授受するインタフェース処理機能を搭載することがある。さらに、この車両用電子機器は、車両メーカから要求される種々な電子機器との間でデジタルデータを処理するデジタルデータ処理機能を搭載することがある。
特開2009−176147号公報
この車両用電子機器は、車両内の限られた空間に搭載されるため、設置位置には厳しい制約を生じる。そこで、発明者らは、これらのインタフェース処理機能とデジタルデータ処理機能とを2枚の基板を上下に重ねて配置することで体格の縮小化に取り組んでいる。
しかし、体格が縮小化することで熱が籠る。このため発明者らは放熱対策を施すため冷却ファンを用いて複数枚の基板間に風を通過させて冷却することを検討している。通常、冷却用のファンはその回転面、通風口を基板に対し垂直に配置する(例えば、特許文献1参照)。
しかし、特許文献1記載の配置方法では、ファンの高さの制約上、電子機器本体の厚みが必要以上に厚くなり体格を縮小化できない。このような課題は、インタフェース処理機能及びデジタルデータ処理機能を複数枚の基板を積層して装備する機器に限らず、様々な処理機能を複合的に装備した車両用電子機器でも同様に生じる課題である。
本発明の目的は、様々な処理機能を複数枚の基板に分けて搭載可能にすると共に体格を縮小化しつつ放熱できるようにした車両用電子機器を提供することにある。
請求項1記載の発明によれば、第1及び第2基板はパッケージ搭載面を平面的に積層して配置されているため体格を縮小化しつつ様々な処理機能を複数枚の基板に搭載できる。ファンは吸気口を通じて風を吸入するが、その吸気口が第1基板のパッケージ搭載面上に沿うと共に平面的に端辺に跨るか又は端辺の外脇に配置されている。
すると、端辺の内側に流れる風は第1基板のパッケージ搭載面上に沿って吸気口に吸い込まれると共に、端辺の外側の風は、端辺の外脇に位置して凹状に抉られた通風口を通じて第1基板の表裏方向に流れる。また、風は第1基板の通風口を通じて第2基板のパッケージ搭載面上に沿って流れる。すると、風は第1及び第2基板の双方のパッケージ搭載面上に沿って流通することになり、これらの第1基板及び第2基板に搭載された部品を冷却できる。また、金属製の背面カバーのボスが電源用部品の上面に到達するまで突出しているため、電源用部品から効率良く放熱できる。
本発明の第1実施形態について車両用電子機器の一例を前面側から概略的に示す分解斜視図 デジタル基板上の部品配置例 組付後の基板配置例を示す横断面図 デジタル基板を裏面側から概略的に示す背面図 基板間フレームを裏面側から概略的に示す背面図 アッセンブリを背面から示す斜視図 インタフェース基板を背面側から概略的に示す内部構造図 遠心ファンユニットの正面図 組付用部品を示す背面斜視図 車両用電子機器を装着対象物に装着したときの装着例を示す背面斜視図 車両用電子機器内の風の流れを概略的に示す図 開口の切欠寸法の変化に伴うデジタル基板の温度測定結果 比較例のコネクタ配置によるデジタル基板の温度分布測定結果 一実施形態のコネクタ配置によるデジタル基板の温度分布測定結果 本発明の第2実施形態において背高の電子部品の搭載可能領域を概略的に示す平面図 背高の電子部品の搭載可能領域を概略的に示す縦断面側面図 背高の電子部品の基板搭載状態を模式的に示す斜視図
(第1実施形態)
以下、本発明の第1実施形態について図1〜図14を参照して説明する。図1に示すように、車両用電子機器1は、遠心ファンユニット2を装着した金属製の背面カバー3を最裏部に備え、この背面カバー3の表側に位置して、デジタル回路搭載用のプリント配線基板(以下、デジタル基板と称す:第1基板に相当)4、基板間フレーム5、インタフェース回路搭載用のプリント配線基板(以下、インタフェース基板と称す:第2基板に相当)6、トップフレーム7、LCD8、中間押え枠9、タッチパネル10、外枠11、をこの順でネジ12を用いて組付けされる。また、これらの各部材3〜11の側方側には、側板13がネジ12により組付けされている。
これらの部品のうち、タッチパネル10、LCD8、トップフレーム7、インタフェース基板6、基板間フレーム5、及びデジタル基板4、は、ほぼ平板状に成型されるものであり、ネジ12による組付用部分を除き、前述の順に互いに適当な距離だけ表裏方向に離間しつつ積層されている。
表側の外枠11は矩形枠状に成型され、この外枠11の内側がLCD8のディスプレイ表示領域となり、且つ、タッチパネル10の操作領域として設けられる。タッチパネル10は矩形状をなし、ユーザ操作面を表側として外枠11の内裏側に配設される。LCD8はタッチパネル10の裏側に配設される。トップフレーム7は金属製部材を用いて所定形状に成型されLCD8の裏側に配設される。
トップフレーム7の裏側にはインタフェース基板6が配設される。このインタフェース基板6は電源用部品(後述参照)が搭載されるもので電源基板としても用いられる。なお、このインタフェース基板6は、後述する基板間フレーム5およびデジタル基板4の右側辺に設けられる開口(抉り:図1の4a、5e参照)と同一の平面領域に開口が設けられていない。このインタフェース基板6は、多層のプリント配線基板により形成される。
また、インタフェース基板6には、電源制御機能や車両制御に特化した各種制御を行うための各種部品(代表的には図1に半導体パッケージ6aを図示)が搭載されている。機能的に述べると、インタフェース基板6には、各種車載機器(図示せず)とのインタフェースを行うブルートゥース通信部やインタフェース部(IF)、CANドライバ、車載機器と入出力制御するマイコン、NORフラッシュメモリ、A/Dコンバータ(ADC)、D/Aコンバータ(DAC)、ビデオデコーダ、バックライトLEDを駆動するためのLEDドライバ、アナログセレクタ、などの各種電子部品が搭載されている。
このインタフェース基板6は、図示しないが、バッテリ、外部カメラ(Rカメラ、Sカメラ)、DVD/DTV/etc、DCM(Data Communication Module)、ブルートゥースアンテナ、車両ネットワーク(CAN)、及びマイクなどに電気的に接続可能に構成されており、これによりインタフェース機能を実現している。
図3に示すように、インタフェース基板6の裏面にはコネクタ(ボードトゥボードコネクタ)14が搭載されている。このコネクタ14は、インタフェース基板6の電気的配線とデジタル基板4の電気的配線との間を構造的に接続するもので、当該基板4及び6の搭載部品間を電気的に接続する。インタフェース基板6とデジタル基板4とはコネクタ14の高さだけ離間し、当該基板間距離が確保されている。
また図1に示すように、複数のコネクタ15がインタフェース基板6の上端辺の内側に沿って配設されている。これらの複数のコネクタ15は、金属製の背面カバー3の開口3cを通じて接続端を背面側に突設して設けられ、車両用電子機器1の後方に設けられる他の車載機器(図示せず)との電気的配線を接続する。インタフェース基板6の裏面には基板間フレーム5が配設されている。この基板間フレーム5は金属製部材を成型して構成されている。
図3に示すように、この基板間フレーム5は、その成型される固定片として、表方向に立脚する立脚部5aと裏方向に立脚する立脚部5bとを備える。立脚部5aはインタフェース基板6の裏面に固着され、立脚部5bはデジタル基板4の表面に固着される。これにより、インタフェース基板6およびデジタル基板4は、表裏方向に所定の高さを確保して配設されており、風が基板間フレーム5の表裏面に沿うと共に各立脚部5a及び5bの間を抜けるように配設される。この基板間フレーム5は立脚部5aの接着部にねじ通過用の穴(図示せず)が設けられており、各基板6及び4との間でネジ12を用いて締結される。
図1に示すように、この基板間フレーム5は、その上端辺、左側端辺、及び右側端辺にそれぞれ開口5c、5d、5eが設けられる。上端辺の開口5cは、インタフェース基板6に搭載される複数のコネクタ15を通過するために設けられる。また左側端辺の開口5dはコネクタ14を通過するために設けられる。また右側端辺の開口5eは、後述するデジタル基板4の右側辺の開口4aと平面的にほぼ同一領域に設けられる。この右側端辺の開口5eは他の開口5c、5dと比較するとやや大きく抉られている。
基板間フレーム5の裏面にはデジタル基板4が配設されている。デジタル基板4には、エンタテインメント系の情報処理を行うための半導体パッケージ部品などの各種部品が搭載されている。デジタル基板4はインタフェース基板6と互いにほぼ平行に離間して配置されている。このデジタル基板4は多層のプリント配線基板を用いている。
デジタル基板4は、その搭載部品として、PMIC(パワーマネージメント用IC)30、メインCPU31、DDR2SDRAM及びフラッシュメモリなどのメモリ32、周辺回路33、外部メモリ用コネクタ34、入出力インタフェース用のコネクタ16などが挙げられる。これらの2枚の基板4および6は互いに重ねられている。これらの基板4および6には、搭載される各種電子部品を独立して開発可能に配置されている。
この理由としては、インタフェース基板6に搭載されるインタフェース機能は、様々な新たな環境(スマートフォンなどの改変ラッシュの激しい車両持込機器)などに対応しなければならない場合があり、設計者がこの改変、交換などをデジタル基板4のデジタルデータ処理機能とは独立して自在に行うことを容易にするためである。すなわち、デジタル基板4およびインタフェース基板6には、独立した機能がそれぞれ搭載されているため、設計者はそれぞれ独立して自在に設計できる。
デジタル基板4の右側端辺の一部には当該基板の中央方向に抉るように開口(抉り部)4aが備えられる。この開口4aはデジタル基板4の表裏方向に風を通過するために設けられる。図3に示すように、遠心ファンユニット2の吸気口2aは平面的にデジタル基板4の右端辺4fを1/2だけ跨いで配設されている。すなわち、遠心ファンユニット2の吸気口2aはデジタル基板4の開口4aを1/2だけ跨いで配設されているため、原理的には遠心ファンユニット2による風の流路を略1/2としている。なお、後述の実験結果に示すように、遠心ファンユニット2の吸気口2aは平面的にデジタル基板4の右端辺4fに跨っても、右端辺4fの外脇に配置されても良い。
図4に示すように、デジタル基板4の上下幅はインタフェース基板6の上下幅より小さく設定されている。このデジタル基板4の上端辺は基板間フレーム5の内側に収まるよう配設されている。このデジタル基板4には、複数の車両コネクタ16がデジタル基板4の上端辺に沿って配設されている。このコネクタ16はデジタル基板4の裏面上に突設され、裏面(背面)側に配設される配線(図示せず)を通じて他の車両用電子機器と電気的に接続するために配設されている。
前述したように、インタフェース基板6の上端辺に沿って複数のコネクタ15が配設されているが、図4に示すように、デジタル基板4の裏面に配設されるコネクタ16は、インタフェース基板6に装着されるコネクタ15の直ぐ下側に位置する。コネクタ16は、当該デジタル基板4の電気的構成と、ナビゲーション装置、オーディオボード、外部接続ボックス(AUXBox)などの各種電気的ブロック(何れも図示せず)と接続するために設けられる。
図1に示すように、デジタル基板4の裏側には背面カバー3が配設されている。この背面カバー3は、矩形状の平板の上端辺及び下端辺を前方に屈曲するように成型されている。この背面カバー3の下端辺の屈曲部3aには吸入口3bが設けられている。この吸入口3bは、背面カバー3の下端辺の屈曲部3aの左端に位置して表裏方向(前後方向)を長手方向としたスリット状に複数設けられている。風はこの吸入口3bから各基板4及び6と基板間フレーム5との間に流入する。
この背面カバー3は、裏側の金属部材に遠心ファンユニット2の風を流通させる開口(図示せず)が設けられており、この背面カバー3の開口の裏面側に遠心ファンユニット2が固着されている。また背面カバー3は、背面板の上端辺に沿って開口3cが設けられると共に、その開口3cの下脇に沿ってさらに独立した開口3dが設けられる。これらの開口3c、3dは、それぞれ左右方向に長手方向となるように設けられている。
背面カバー3の背面板の上端辺に沿う開口3cは、インタフェース基板6に搭載されるコネクタ15を通過させるための開口として設けられる。この開口3cの下脇に沿って独立して設けられた開口3dは、デジタル基板4に搭載されるコネクタ16を通過させるための開口として設けられる。
デジタル基板4及びインタフェース基板6に装着されるコネクタ16、15は、それぞれの部品が他の半導体部品(CPUなどのICパッケージ)より背高となっている。このため、これらのコネクタ16、15が基板4、6(例えばデジタル基板4)の中央側に寄って配置されていると風の流路を遮断してしまう虞があるが、本実施形態のようにコネクタ16、15が、各基板4、6の矩形上端辺に沿って二列に配列されていれば、中央側に風の流路を設けることができ、風通しの性能を良好にできる。
なお、インタフェース基板6およびデジタル基板4は、図1の左右方向に各コネクタ16、15の配置スペースを確保できれば、これらのコネクタ16、15を左右方向に一列に配設しても良い。デジタル基板4には、ネジ穴がこれらの各種電子部品の配置領域を避けるように設けられており、ネジ12がネジ穴に締め付けられることで当該デジタル基板4の裏面側に背面カバー3が固着される。
図7はインタフェース基板6を背面側から見た内部構造図を概略的に示しており、特に背面カバーと接触する領域を示している。図7に示すように、インタフェース基板6には電源用部品17が搭載されている。他方、図1に示すように、背面カバー3は、背面板からその前方に突出してボス3eが設けられている。このボス3eは、その先端に放熱用ジェルが塗布されている。このボス3eは図7に示すインタフェース基板6に搭載され放熱性の高い電源用部品(例えばダイオード)17の露出面に接触する。電源用部品17は放熱用ジェル及びボス3eと接触することで放熱される。
図8に遠心ファンユニット2の正面図を示すように、遠心ファンユニット2は、略正方形状のフランジを備えた円筒部内に羽根(ファン)18が設置された構造を備える。この遠心ファンユニット2は圧損に強く、側面に3方向に切欠を追加することで当該側面に排気口19、20、21を確保している。
図3および図6に示すように、この遠心ファンユニット2は背面カバー3の背面板の後面から後方に突設される。そして、遠心ファンユニット2がこの突設領域に設置されることにより背面カバー3の後側方、後下方に排気可能になっている(図6の矢印参照)。
さて、車両用電子機器1は図9に示す板金部材40を用いて車両側に固定される。この板金部材40は、車両用電子機器1の背面側の両側辺に沿って一対で設けられ、これらの一対の板金部材40によって車両側に固定される。それぞれの板金部材40は、例えば背面カバー3の背側面に沿って配設される板金主部40aと、側板13の板面(車両用電子機器1の側面)に沿って係合する係合部40bと、を備える。
板金主部40aと係合部40bとは車両用電子機器1の背側角部で直角に折曲げられた状態で一体に構成されている。係合部40bは、側板13に締結される締結部40cを備え、当該締結部40cで車両用電子機器1に一体に固着される。
この板金主部40aは、背面カバー3の背面に沿って矩形状に成型された部分を主体としているが、この矩形部の上辺の一部から上方向に突出した突片40dを備えると共に、矩形部の下辺の一部から下方向に突出した突片40eを備える。そして、これらの突片40d、40eがそれぞれ車両側に固定可能になっている。板金部材40は車両用電子機器1の背面に沿って配設されている。遠心ファンユニット2の排気スペースを当該板金部材40の裏側に確保できる。
また、図10に示す車両用電子機器1の装着対象物41は、車両側のダッシュボードなどに備え付けられた樹脂成型部品であり、背面にコネクタ15、16と電気的に接続する配線を通すための孔41aが設けられており、さらに、側面及び下面にそれぞれ風を通すための通風口41b、41cが設けられている。車両用電子機器1が装着対象物41に装着されると、装着対象物41と背面カバー3及び板金部材40との間に遠心ファンユニット2の高さ分だけ排気スペースが設けられる。遠心ファンユニット2が排気口19、20、21を通じて風を排気すると、この排気スペース、通風口41b、41cを通じて装着対象物41の外側に排出される。
以下、車両用電子機器1内の風の流れについて、特に図3、図6及び図11を参照しながら説明する。
前述の図3及び図6に示すように、遠心ファンユニット2が動作すると、その放熱空気は背面カバー3の開口を通じて車両用電子機器1の後側方、後下方に放出される。この吸気元は、図6に示す背面カバー3の右下面の吸入口3bとなる。
車両用電子機器1は、背面カバー3の吸入口3bを通じて外部から冷却用の空気を吸入するが、吸入口3bが表裏方向(前後方向)に長いスリット状に形成されている。このため、空気は吸入口3bを通じて車両用電子機器1内の表裏方向全体に渡り通過する。このため、主に下記の3つの流路を通じて遠心ファンユニット2に達し車両用電子機器1の後側方に吹出される。
図3には風の流れを断面図で示している。また図11には内部の風の流れを図6に対応付けて斜視図で示している。
図3に示すように、第1流路R1は主にインタフェース基板6の裏面に沿って流れる流路となっている。この第1流路R1では、風はインタフェース基板6の裏面を通じて当該インタフェース基板6の裏面と基板間フレーム5との間を通過し、基板間フレーム5の立脚部5aおよび5bの間を通過すると共にデジタル基板4の右側端辺の開口(抉り部)4aを通過する。この風はインタフェース基板6の裏側の部品搭載面に搭載される各種電子部品に近接して通過し、金属製の基板間フレーム5に沿って流れるため、当該フレーム5により冷却されつつ第1流路R1を通過する。
また第2流路R2は、主にデジタル基板4の表面に沿って流れる流路となっている。この第2流路R2では、風はデジタル基板4の表面を通じて当該デジタル基板4と基板間フレーム5との間を通過し、基板間フレーム5の立脚部5a及び5bの間を通過すると共にデジタル基板4の右側端辺の開口(抉り部)4aを通過する流路となっている。この風は、デジタル基板4の表側の部品搭載面に搭載される各種電子部品に近接して通過する。また、この風は金属製の基板間フレーム5に沿って流れるため当該フレーム5により冷却されつつ第2流路R2を通過する。
また第3流路R3は、主にデジタル基板4の裏面に沿って流れる流路となっている。この第3流路R3では、風はデジタル基板4の裏面を通じて当該デジタル基板4の裏面と背面カバー3の前面との間を通過し、遠心ファンユニット2に吸い込まれる。この第3流路R3は、風がデジタル基板4の側脇を通過して裏面側の電子部品搭載面側を通過する流路となっている。この風は、デジタル基板4の裏側の部品搭載面に搭載される各種電子部品に近接して通過する。また、この風は、背面カバー3に沿って流れるため当該背面カバー3により冷却されつつ第3流路R3を通過する。このように風が第1流路R1〜第3流路R3に流れるため、デジタル基板4の表裏面上およびインタフェース基板6の裏面上の搭載部品を全て冷却できる。
また、図11に内部の斜視図を示すように、コネクタ15がインタフェース基板4の上端辺に沿って配列されているため、インタフェース基板4の裏面中央側に通風経路を大きく設けることができ、冷却性能を向上できる。しかも、デジタル基板4上のコネクタ16は、当該デジタル基板4の上端辺に沿って配列されているため、デジタル基板4の裏面中央側に通風経路を大きく設けることができ、冷却性能を向上できる。
発明者らは、前記したデジタル基板4の開口4aの寸法変化に応じてデジタル基板4の温度を測定した。これにより本実施形態の車両用電子機器1の冷却構造に係る効果の検証をおこなっている。図4にはデジタル基板4の切欠寸法条件、図5は基板間フレーム5の開口5eとデジタル基板4の開口4aの切欠寸法の関係、をそれぞれ示し、図12は開口の左右方向の切欠寸法変化に伴うデジタル基板4の温度変化を示している。
ここで、各基板4,6の部品実装面の大きさは、インタフェース基板6よりデジタル基板4の方が小さくなっており、インタフェース基板6の上下方向寸法は所定の数(例えば8〜9)cm、左右方向寸法は所定の十数(例えば15〜16)cmに成形されている。またデジタル基板4の上下方向寸法は所定の数(例えば6〜8)cm、左右方向寸法は所定の十数(例えば12〜14)cmに成形されている。
さらに、デジタル基板4は、その右上側端から下方に所定の数(例えば2〜3)cmの位置から右下側端から上方に所定の数(例えば1〜2)cmの位置まで矩形状の開口(抉り部)4aが成形されている。遠心ファンユニット2は、その縦横寸法が概ね40mm四方のものを採用し、発明者らは実験を行っている。
そして、発明者らはデジタル基板4の左側端辺の開口の左右方向の切欠寸法を変化させることで遠心ファンユニット2による風の流路を拡大/縮小し、デジタル基板4の搭載CPUを最大負荷で動作させると共に遠心ファンユニット2が冷却動作している最中のデジタル基板4の温度を計測した。
発明者らは、図12に示すように、開口4aの左右方向の寸法を0mmから40mmまで変化させてデジタル基板4の温度を測定したが、開口4aの左右寸法を10mm以上40mm以下に設定すれば、搭載素子を保護できる保証温度X℃未満となることを確認した。
この図12の測定結果に示すように、開口4aの左右寸法を広くすればするほど良いことがわかる。ここでは、遠心ファンユニット2の寸法が縦横40mmに設定されているため、開口4aの左右寸法も遠心ファンユニット2の吸入口が全て開口4aに露出する程度(例えば40mm)にすると冷却効率が良い。逆に、デジタル基板4は、デジタルデータ処理用の多彩な部品を搭載する必要があるため、その素子搭載面積を広くすると良いが、逆に開口4aの左右寸法は小さくなるため、これらのトレードオフで開口寸法を設定すると良い。
また、インタフェース基板6はその寸法がデジタル基板4よりも広く設定されている。このため、高さ寸法の高い素子(例えばコネクタ15等)がインタフェース基板6上に搭載されたり、ボス3eが背面カバー3からインタフェース基板6の裏面上に延設したりするときには、平面的に開口4aの構成領域を通過して搭載するようにしても良い。
図7に示すように、インタフェース基板6に搭載される電源用部品17(電源用のチップ部品:例えば整流ダイオード)は熱を放出しやすいため、車両用電子機器1の内部温度を上昇させやすい。しかし、金属製の背面カバー3が電源用部品17に放熱用ジェルを介して接触していれば当該電源用部品が冷却し易くなるため、車両用電子機器1の内部温度を極力抑制できる。したがって、開口4aの左右寸法はこのような各種の諸条件を考慮してトレードオフにより決定すると良い。
また、図13は比較例のコネクタ配置によるデジタル基板4の温度分布を示し、図14は本実施形態のコネクタ配置によるデジタル基板4の温度分布を示している。これらの図13および図14では、各領域X1〜X4は等温線を示しており、同一符号を付した領域はほぼ同一温度となっている。図13に示す温度分布では、デジタル基板4上のコネクタ16が2列で搭載されているため、比較的温度の高い領域X3、X4が多いが、図14に示す温度分布では、デジタル基板4上のコネクタ16が1列で搭載されているため、温度の高い領域が存在せず、低温領域X1〜X2が広い範囲に渡っている。すなわち、このようにコネクタ16を配置することにより冷却性能を向上できることが確認された。
本実施形態では、車両用電子機器1は、デジタル基板4およびインタフェース基板6の2枚の基板に全ての電子部品を搭載しているため、体格を縮小化しつつデジタルデータ処理機能、インタフェース処理機能、さらに電源供給機能などの様々な処理機能を2枚の基板4、6にコンパクトに搭載できる。
遠心ファンユニット2の吸気口2aは、デジタル基板4の裏面上に沿うと共に、平面的にデジタル基板4の右端辺4fに跨るか又は右端辺4fの外脇に配置されている。すると、デジタル基板4の右端辺4fの内側に流れる風は、遠心ファンユニット2の吸気口2aに吸い込まれると共に、デジタル基板4の右端辺4fの外側には、風が開口4aを通じてデジタル基板4の表裏方向に流れる。また、風はデジタル基板4の開口4aを通じてインタフェース基板6の裏面上に沿って流れる。すると、風が、デジタル基板4およびインタフェース基板6の面上に沿って流れることになり、これらの基板4,6に搭載された部品を冷却できる。
遠心ファンユニット2の排気口19〜21は、装着対象物41の前側方、前下方に向けて設けられているため、車両用電子機器1の本体が装着対象物41の前に配置され遠心ファンユニット2が装着対象物41の直前部に配置されており、例えば後方に排気可能なスペースを設けることができなかったとしても、吸気を側方、下方に排気でき排気の流路を確保できる。
背面カバー3には、吸入口3bが遠心ファンユニット2の配設位置であるデジタル基板4の左端辺側とは逆側の右端辺側に設けられているため、デジタル基板4の表裏面(パッケージ搭載面)の全体に渡って風を流通させることができる。
デジタル基板4には、複数のコネクタ16が当該デジタル基板4の裏面の上方に突出して併設され、複数のコネクタ16は上端辺の内脇に沿って配設されているため、風はデジタル基板4の上端辺のさらに内側に沿って流通でき、風の流れが良好になり放熱できる。また、金属製の背面カバー3のボス3eが電源用部品17の上面に到達するまで突出しているため、電源用部品17から効率良く放熱できる。
本実施形態の冷却構造を採用することで、効率良く冷却することができ、CPUなどの半導体素子の熱暴走を防止できる。車両用電子機器1は、背面カバー3、遠心ファンユニット2、側板13、タッチパネル10、外枠11などにより、ほぼ直方体形状のアッセンブリに収めることができるため、コンパクトに構成でき、たとえ搭載スペースが限られていたとしても当該スペース内に収納できる。
(第2実施形態)
図15〜図17は第2実施形態を示す。この第2実施形態では、デジタル基板4の開口(抉り部)4aを利用して、インタフェース基板6に背高の電子部品50を搭載したところに特徴を備える。
図15は背高の電子部品を搭載可能な領域を示す模式的な平面図であり、図16は模式的な縦断側面図を示す。また、図17は実際に電子部品50を搭載したときの斜視図を模式的に示す。図15及び図16に示すように、電子部品50の配置可能領域51は、インタフェース基板6の裏面と背面カバー3の表面との対向領域であり、デジタル基板4の開口4aの存在領域を含む領域となっている。
背高の電子部品50は、例えば電源用部品などによるもので、図17に示すように、背高の電子部品50はインタフェース基板6の裏面上に搭載される。これにより、この電子部品50の配置可能領域51を有効に活用できる。
本実施形態によれば、デジタル基板4とインタフェース基板6の2枚構造でも背高の電子部品50を搭載できる。また、配置可能領域51を有効利用することで背高の電子部品50を搭載でき、車両用電子機器1の表裏方向の厚みを薄くできる。
また、開口4aが通風口を兼ねているため、背高の電子部品50は前述実施形態で説明した風の流通経路に配置でき、当該電子部品50を効率良く冷却できる。なお、本実施形態では開口4aが通風口を兼ねていなくても良い。
(他の実施形態)
前述実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に示す変形又は拡張が可能である。
前述実施形態においては、車両用電子機器1の設置スペースが前後方向(表裏方向)に薄くなっており後方に排気するスペースを確保できないため、遠心ファンユニット2を採用し当該遠心ファンユニット2から後側方に排気する形態を示したが、直後方に排気スペースを確保できれば軸心ファンを採用して直後方に排気するようにしても良い。
なお、特許請求の範囲内に付した括弧付き符号は本願添付明細書の構成要素に対応する符号を付したものであり構成要素の一例を挙げたものである。したがって、本願に係る発明は当該特許請求の範囲の構成要素の符号に限られるわけではなく、特許請求の範囲内の用語又はその均等の範囲で様々な拡張が可能であることは言うまでもない。
図面中、1は車両用電子機器、2は遠心ファンユニット(ファン)、2aは吸気口、3は背面カバー、3eはボス、4はデジタル基板(第1基板)、4aは開口(通風口)、4fは右端辺(端辺)、5は基板間フレーム、6はインタフェース基板(第2基板)、51は配置可能領域(領域)を示す。

Claims (7)

  1. 吸入口(3b)から風を吸い込み風を流出させる流路を備えた車両用電子機器(1)であって、
    パッケージが搭載される第1基板(4)と、
    前記第1基板(4)とパッケージ搭載面を平面的に積層して離間して配置された第2基板(6)と、
    吸気口(2a)を備え当該吸気口(2a)を通じて風を吸入するファン(2)と、を備え、
    前記第1基板(4)は、矩形状基板の一辺の一部を当該基板の中央方向に凹状に抉るように成形され当該抉られた端辺(4f)の外脇に位置して当該第1基板(4)の表裏方向に風を通過する通風口(4a)を備え、
    前記ファン(2)は、前記吸気口(2a)が前記第1基板(4)のパッケージ搭載面上に沿うと共に平面的に前記端辺(4f)に跨るか又は前記端辺(4f)の外脇に配置された状態で当該第1基板(4)のパッケージ搭載面上方に離間して配置され、当該端辺(4f)の内側の前記第1基板(4)のパッケージ搭載面上に沿って風を吸入すると共に、前記第1基板(4)の通風口(4a)を通じて前記第2基板(6)のパッケージ搭載面上に沿って風を吸入し、
    前記第2基板(6)は、前記第1基板(4)のパッケージ搭載面の領域より大きく成型されると共に電源回路を構成する電源用部品(17)が搭載され、
    前記第1基板(4)の後面および通風口(4a)を覆うように設けられ、前記第2基板(6)に搭載される電源用部品(17)の上面に到達するまで前記第1基板(4)の通風口(4a)を通じて突出したボス(3e)を備えた金属製の背面カバー(3)を備えることを特徴とする車両用電子機器。
  2. 請求項1記載の車両用電子機器において、
    前記第1基板(4)は、車両制御用の回路を搭載するデジタルデータ処理用のデジタル基板によるものであり、
    前記第2基板(6)は、電源回路を搭載するインタフェース基板によるものであることを特徴とする車両用電子機器。
  3. 請求項1または2記載の車両用電子機器において、
    車両用電子機器(1)本体は装着対象物(41)の直前部に配置され、
    前記ファン(2)は遠心吸気ファン(2)により構成されると共に装着対象物(41)の直前部に配置され、
    前記遠心吸気ファン(2)の排気口(19〜21)は、前記装着対象物(41)の前側方及び前下方に向けて設けられることを特徴とする車両用電子機器。
  4. 請求項1から3の何れか一項に記載の車両用電子機器において、
    前記吸入口(3b)は、前記ファン(2)が配設された前記第1基板(4)の端辺(4f)側とは逆側に設けられていることを特徴とする車両用電子機器。
  5. 請求項1から4の何れか一項に記載の車両用電子機器において、
    前記デジタル基板(4)には、後方に向けて電気的に接続するための複数のコネクタ(16)が当該基板面上方に突出して搭載され、
    前記複数のコネクタ(16)は、前記デジタル基板(4)の上端辺に沿って配設されていることを特徴とする車両用電子機器。
  6. 請求項1から5の何れか一項に記載の車両用電子機器において、
    前記第2基板(6)には電子部品(50)が搭載され、
    前記第2基板(6)に搭載された電子部品(50)は、前記第1基板(4)の矩形状基板の一辺の一部を当該基板の中央方向に凹状に抉るように成形された開口(4a)を含む領域(51)を利用して配置されていることを特徴とする車両用電子機器。
  7. 請求項6記載の車両用電子機器において、
    前記開口(4a)は前記通風口(4a)を兼ねていることを特徴とする車両用電子機器。
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