JP6514795B2 - 電子制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子部品が実装されている回路基板を搭載した筐体内部で電子部品から発生する熱を効率良く放熱するための放熱構造を有する電子制御装置に関する。

従来、この種の電子制御装置で適用される放熱構造に係る周知技術としては、簡単な構成で、放熱性の高い「電子制御ユニット及びその製造方法」（特許文献１参照）が挙げられる。

また、同様な放熱構造に係るその他の周知技術としては、軽量、低コスト化を維持しながら、放熱性を向上させた「半導体モジュール装置および半導体モジュール装置の製造方法ならびにフラットパネル型表示装置、プラズマディスプレイパネル」（特許文献２参照）が挙げられる。

特開２０１０−２４５１７４号公報 特開２００９−１６６２６号公報

上述した特許文献１の技術的概要は、電子部品が実装された回路基板を上下方向から挟み込む筐体により保護する構造であって、電子部品又は回路基板の表面に弾性変形可能な接触片を設け、電子部品からの発熱を接触片を介して筐体へ伝達させて放熱を行うようにしたものである。このため、製造工程で電子部品の実装前に弾性変形可能な接触片を筐体内部へ固定する必要があり、また局所的な部分へ接触片を接続する場合には接触片を精度良く固定しないと位置ずれを起こし、これを対策するために接触片を筐体内部に対して全面接触させる必要があることにより、手間の掛かる組み付けを精度良く行わなければならず、生産性（歩留まり）が優れずにコスト高になり易いという問題がある他、放熱構造として、電子部品からの発熱を直接的ではなく、部分的に逃がすために放熱効率が優れないという問題がある。

また、特許文献２の技術的概要は、筐体に凹部となる溝部を設け、この溝部内に放熱材と共に配置した電子部品をフレキシブル基板と接続すると共に、放熱材を挟んで金属箔と筐体とをねじで固定することにより、電子部品からの発熱を筐体と金属箔との双方向へ伝達させて放熱を行うものである。このため、放熱機能は優れるものの、複雑な構造で製造の手間が掛かって生産性（歩留まり）が優れずにコスト高になり易いという問題がある他、部品補充のためのスペースが限定されて実用上の制約が多くなってしまう（凹部の溝部に配備する電子部品の大きさや数が制約され易い上、双方向放熱であるために発熱に弱い部品を周囲に配備できない）という問題がある。

本発明は、このような問題点を解決すべくなされたもので、その技術的課題は、適用される電子部品が制約されずに簡単で生産性良く廉価に作製できる高性能な放熱構造を有する電子制御装置を提供することにある。

上記技術的課題を解決するため、本発明の代表的な電子制御装置は、複数の電子部品が実装された回路基板と、前記電子部品と接続される金属板と、前記回路基板が内部に配置される筐体と、を有する電子制御装置において、前記筐体は、金属製のベース部と、非金属性のカバー部を有し、前記金属板は当該金属板と一体形成されている直線状の基部と複数の分岐部とを有し、かつ前記ベース部と固定部によって接続され、前記固定部は複数個前記回路基板上に設けられ、前記直線状の基部の一方側には前記複数の固定部が設けられると共に、前記直線状の基部の他方側には前記複数の電子部品が設けられ、前記複数の分岐部はそれぞれ各前記電子部品と接続されることを特徴とする。

本発明の電子制御装置によれば、回路基板の電子部品の実装箇所に対応する位置、或いは電子部品に接触される局部を含む金属部材を回路基板及び放熱用とする金属製の筐体ベースの所定箇所に対して固定されるように筐体内に配備し、電子部品からの発熱が電子部品自体や回路基板の実装箇所に対応する位置から金属部材を通して筐体ベースへ伝達されて効率良く外部へ放熱される構造としているため、放熱方向を筐体ベース側にして補充部品のスペースを十分確保することができ、適用される電子部品が制約されずに簡単で生産性良く廉価に作製できる高性能な放熱構造を具現できる。

本発明の実施例１に係る電子制御装置の基本構造を示した側面方向からの断面図である。 本発明の実施例２に係る電子制御装置の基本構造を示した側面方向からの断面図である。 本発明の実施例３に係る電子制御装置の基本構造を示した側面方向からの断面図である。 本発明の実施例４に係る電子制御装置の基本構造を示した側面方向からの断面図である。 本発明の実施例５に係る電子制御装置の基本構造を示した側面方向からの断面図である。 図５に示す電子制御装置に備えられる金属部材の回路基板への取り付けを説明するために示した要部の上面方向からの平面図である。 本発明の実施例６に係る電子制御装置の基本構造を示した側面方向からの断面図である。 図７に示す電子制御装置に備えられる金属部材の回路基板への取り付けを説明するために示した要部の上面方向からの平面図である。 本発明の実施例７に係る電子制御装置に備えられる金属部材の回路基板への取り付けを説明するために示した要部の上面方向からの平面図である。 本発明の実施例８に係る電子制御装置の基本構造を示した側面方向からの断面図である。

以下に、本発明の電子制御装置について、幾つかの実施例を挙げ、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の実施例１に係る電子制御装置の基本構造を示した側面方向からの断面図である。この電子制御装置は、筐体が一方側の放熱用とする金属製の筐体ベース１２に対して他方側の非金属製（樹脂製）の筐体カバー１１を組み付けて装着固定して組み立てられ、筐体内には回路基板１３の電子部品１４に接触される他端部（局部）を含む側面方向の形状が弓状の一つの金属部材１５の一端部を回路基板１３及び筐体ベース１２の所定箇所（それらの側面方向における一端側箇所）に対して固定手段として、ねじ１６を用いた締結により固定して配備している。因みに、金属部材１５の取り付けに関与しない回路基板１３及び筐体ベース１２の側面方向における他端側箇所についても、同様にねじ１６を用いた締結により固定されている。ここでの固定手段による固定は、ねじ１６を用いる以外、かしめねじを用いた締結による固定、溶着部材を用いた溶着による固定、或いは金属部材１５の一端部に形成した挿入部を回路基板１３の周縁位置に形成した挿入溝に対して圧入する固定としても良い。

実施例１に係る電子制御装置の放熱構造では、筐体内に回路基板１３に対して直接的に接触される他端部を持つと共に、一端部が固定される一つの金属部材１５を配備し、筐体内で金属部材１５によって電子部品１４からの発熱を筐体ベース１２へと伝達して効率良く外部へ放熱する機能が得られる。これにより、特許文献２の放熱方向を双方向とする場合とは異なり、筐体に対して放熱方向を筐体ベース１２側にして補充部品のスペースを十分確保できるため、適用される電子部品１４が制約されずに簡単で生産性（歩留まり）良く廉価に作製できるようになり、十分な封止性（防水性）を持つものとなる。

図２は、本発明の実施例２に係る電子制御装置の基本構造を示した側面方向からの断面図である。この電子制御装置は、実施例１の図１に示した構造のものと比べ、筐体ベース１２′が回路基板１３の裏面における電子部品１４の実装箇所に対応する位置に放熱用充填材１７を介在して接触する凸部を有する点が相違している。

実施例２に係る電子制御装置の放熱構造では、実施例１の場合と同等な金属部材１５を配備している以外、筐体ベース１２′の凸部が放熱性を有する接着部材で接着される放熱用充填材１７を介在して回路基板１３の裏面における電子部品１４の実装箇所に対応する位置に接触する構造となっており、筐体内で金属部材１５によって電子部品１４からの発熱を筐体ベース１２′へと伝達すると共に、回路基板１３の裏面における電子部品１４の実装箇所に対応する位置からも放熱用充填材１７を介して筐体ベース１２′の凸部に伝達して効率良く外部へ放熱する機能が得られる。これにより、実施例１の場合よりも高い放熱性能が得られる。また、実施例１の場合と同等に、放熱方向を筐体ベース１２′側とすることで補充部品のスペースを十分確保できるため、適用される電子部品１４が制約されずに簡単で生産性（歩留まり）良く廉価に作製できるようになり、十分な封止性（防水性）を持つものとなる。

図３は、本発明の実施例３に係る電子制御装置の基本構造を示した側面方向からの断面図である。この電子制御装置は、実施例１の図１に示した構造のものと比べ、回路基板１３を電子部品１４が上向きから下向きとなるように取り付け方向を表裏反対にして筐体内で保持し、一端側がねじ１６により固定される金属部材１５の他端部を回路基板１３の裏面の電子部品１４の実装箇所に対応する位置に接触される構造とした点が相違している。

実施例３に係る電子制御装置の放熱構造では、筐体内に回路基板１３の裏面の電子部品１４の実装箇所に対応する箇所に接触される他端部を持つと共に、一端部が固定される金属部材１５を配備し、筐体内で金属部材１５によって電子部品１４からの発熱を回路基板１３の裏面の電子部品１４の実装箇所に対応する位置から筐体ベース１２へと伝達して効率良く外部へ放熱する機能が得られる。これにより、実施例１の場合よりも幾分放熱性能は低くなるが、それ以外の点では実施例１の場合と同様に、放熱方向を筐体ベース１２側とすることで補充部品のスペースを十分確保できるため、適用される電子部品１４が制約されずに簡単で生産性（歩留まり）良く廉価に作製できるようになり、十分な封止性（防水性）を持つものとなる。

図４は、本発明の実施例４に係る電子制御装置の基本構造を示した側面方向からの断面図である。この電子制御装置は、実施例３の図３に示した構造のものと比べ、金属部材１５′の側面方向の形状が略Ｍ字状となっており、金属部材１５′の一端側がねじ１６を用いた締結により回路基板１３及び筐体ベース１２の側面方向における一端側箇所に固定されると共に、他端側もねじ１６を用いた締結により回路基板１３及び筐体ベース１２の側面方向における他端側箇所に固定される他、中途部分の凹凸状に折り返された凸部の頂部が回路基板１３の裏面の電子部品１４の実装箇所に対応する位置に接触される構造とした点が相違している。

実施例４に係る電子制御装置の放熱構造では、実施例３の場合の金属部材１５よりも回路基板１３の裏面の電子部品１４の実装箇所に対応する位置に接触される金属部材１５′の放熱体積が大きくなっているため、実施例３の場合よりも幾分放熱性能が高くなる。それ以外の点では実施例１の場合と同様に、放熱方向を筐体ベース１２側とすることで補充部品のスペースを十分確保できるため、適用される電子部品が制約されずに簡単で生産性（歩留まり）良く廉価に作製できるようになり、十分な封止性（防水性）を持つものとなる。因みに、実施例４に係る放熱構造は、回路基板１３を電子部品１４が下向きから上向きとなるように取り付け方向を表裏反対にして金属部材１５′の凸部の頂部が電子部品１４に直接接触される構造とする場合（更に、図２の実施例２で説明した放熱用充填材１７を金属部材１５′の凸部の頂部及び電子部品１４間に介在させる場合も含む）にも適用することができる。

図５は、本発明の実施例５に係る電子制御装置の基本構造を示した側面方向からの断面図である。この電子制御装置は、実施例１の図１に示した構造のものと比べ、筐体内に配備される側面方向の形状が弓状の一つの金属部材１５の他端部を放熱性を有する接着部材で接着される放熱用充填材１７を介在して回路基板１３に対して接触させた点と、ねじ１６の締結により固定される金属部材１５の一端部側の先端部分を折り曲げてねじ１６の締結による金属部材１５の固定時に回転防止用とする折り曲げ部１５ａとし、この折り曲げ部１５ａを金属部材１５と回路基板１３との係止部として働かせるようにした点とが相違している。

図６は、実施例５の電子制御装置に備えられる金属部材１５の回路基板１３への取り付けを説明するために示した要部の上面方向からの平面図である。図５を参照すれば、金属部材１５の一端部側の先端部分の折り曲げ部１５ａは、金属部材１５の一端部をねじ１６の締結により回路基板１３及び筐体ベース１２へ固定するとき、ねじ１６の締結方向に対して金属部材１５がねじ１６を中心に回転して回路基板１３と電子部品１４との接続部位から移動してしまうのを防止するもので、ねじ１６の締結時に回路基板１３の周辺の端面縁に対して係止保持されて回転防止する係止部となる様子を示している。このような回転防止用の係止部となる折り曲げ部１５ａは、上述した各実施例や後述する各実施例の放熱構造にも適用することができる。

実施例５に係る電子制御装置の放熱構造では、筐体内に回路基板１３に対して放熱用充填材１７を介在して接触される他端部を持つと共に、一端部が回転防止されて位置精度良く固定される一つの金属部材１５を配備し、筐体内で金属部材１５によって電子部品１４からの発熱を放熱用充填材１７を介在して筐体ベース１２へと伝達して効率良く外部へ放熱する機能が得られる。これにより、実施例１の場合と同等な放熱性能が精度良く確保される。また、実施例１の場合と同様に、放熱方向を筐体ベース１２側とすることで補充部品のスペースを十分確保できるため、適用される電子部品が制約されずに簡単で生産性（歩留まり）良く廉価に作製できるようになり、十分な封止性（防水性）を持つものとなる。因みに、実施例５に係る放熱構造は、回路基板１３を電子部品１４が上向きから下向きとなるように取り付け方向を表裏反対にして金属部材１５の他端部が放熱用充填材１７を介在させて回路基板１３の裏面における電子部品１４の実装箇所に対応する位置に接触される構造とする場合にも適用することができる。

図７は、本発明の実施例６に係る電子制御装置の基本構造を示した側面方向からの断面図である。この電子制御装置は、実施例３の図３に示した構造のものと比べ、回路基板１３上に実装される電子部品１４を複数個（ここでは略図部位を含む総計４個）にした点と、筐体内に配備される金属部材１５０の他端側が複数に分岐（ここでは略図部分を含む４分岐）されて延在し、各電子部品の実装箇所に対応する位置に接触する点とが相違している。

図８は、実施例６の電子制御装置に備えられる金属部材１５０の回路基板１３への取り付けを説明するために示した要部の上面方向からの平面図である。図８を参照すれば、一端部がねじ１６の締結により回路基板１３の裏面の隅部に固定された金属部材１５０の他端側が４分岐され、回路基板１３の表面のそれぞれ異なる位置に実装された４個の電子部品１４の実装箇所に対応する回路基板１３の裏面の位置にそれぞれの他端部が接触される様子を示している。

実施例６に係る電子制御装置の放熱構造では、筐体内に回路基板１３の裏面の各電子部品１４の実装箇所に対応する位置にそれぞれ接触される他端部を持つと共に、一端部が固定される側面方向で略山状の一つの金属部材１５を配備し、筐体内で金属部材１５によって各電子部品１４からの発熱を回路基板１３の裏面の各電子部品１４の実装箇所に対応するそれぞれの位置から筐体ベース１２へと伝達して効率良く外部へ放熱する機能が得られる。これにより、実施例３の場合と同等な放熱性能が得られ、実施例３の場合と同様に、放熱方向を筐体ベース１２側とすることで補充部品のスペースを十分確保できるため、適用される電子部品が制約されずに簡単で生産性（歩留まり）良く廉価に作製できるようになり、十分な封止性（防水性）を持つものとなる。因みに、実施例６に係る放熱構造は、回路基板１３を各電子部品１４が下向きから上向きとなるように取り付け方向を表裏反対にして金属部材１５０の各他端部が各電子部品１４に直接接触される構造とする場合（更に、図２の実施例２や図５の実施例５で説明した放熱用充填材１７を金属部材１５０の各他端部及び各電子部品１４間に介在させる場合も含む）にも適用することができる。

図９は、本発明の実施例７に係る電子制御装置に備えられる金属部材１５０′の回路基板への取り付けを説明するために示した要部の上面方向からの平面図である。この電子制御装置は、実施例６の図７及び図８に示した構造のものと比べ、回路基板１３の表面に実装される電子部品１４が端面方向に沿って所定の間隔で設けられた３個である点と、筐体内に配備される金属部材１５０′の一端部が回路基板１３の端面方向の２箇所の隅部近傍でそれぞれねじ１６により締結されて固定されると共に、他端側が３分岐されて延在して各電子部品１４の実装箇所に対応する位置に接触される点とが相違している。

実施例７に係る電子制御装置の放熱構造においても、筐体内に回路基板１３の裏面の各電子部品１４の実装箇所に対応する位置にそれぞれ接触される他端部を持つと共に、一端部が２箇所で安定して固定される一つの金属部材１５０′を配備し、筐体内で金属部材１５０′によって各電子部品１４からの発熱を回路基板１３の裏面の各電子部品１４の実装箇所に対応するそれぞれ位置から筐体ベース１２へと伝達して効率良く外部へ放熱する機能が得られる。これにより、実施例６の場合よりも金属部材１５０′の取り付けが安定して実施例６の場合と同等な放熱性能が得られる他、他の各実施例の場合と同様に、放熱方向を筐体ベース１２側とすることで補充部品のスペースを十分確保できるため、適用される電子部品が制約されずに簡単で生産性（歩留まり）良く廉価に作製できるようになり、十分な封止性（防水性）を持つものとなる。因みに、実施例７に係る放熱構造についても、回路基板１３を各電子部品１４が下向きから上向きとなるように取り付け方向を表裏反対にして金属部材１５０′の各他端部が各電子部品１４に直接接触される構造とする場合（更に、図２の実施例２や図５の実施例５で説明した放熱用充填材１７を金属部材１５０′の各他端部及び各電子部品１４間に介在させる場合も含む）にも適用することができる。

図１０は、本発明の実施例８に係る電子制御装置の基本構造を示した側面方向からの断面図である。この電子制御装置は、実施例４の図４に示した構造のものと比べ、回路基板１３の表面に実装される電子部品１４を複数個（ここでは３個とする）にした点と、筐体内に配備される凸状の金属部材１５０″が平坦な一つの頂部を持ち、金属部材１５０″の頂部内壁面と回路基板１３の裏面との間の隙間であって、各電子部品１４の実装箇所に対応する位置を含む広域な繋がり空間に放熱性及び絶縁性を有する接着部材で接着される放熱用充填材１７′を介在させた点とが相違している。

実施例８に係る電子制御装置の放熱構造では、筐体内に回路基板１３の裏面の各電子部品１４の実装箇所に対応する位置を含む繋がり空間に放熱性及び絶縁性を有する放熱用充填材１７′を充填して覆った平坦な頂部を持つ凸状の金属部材１５０″を配備し、筐体内で金属部材１５０″によって各電子部品１４からの発熱を回路基板１３の裏面全体で各電子部品１４の実装箇所に対応するそれぞれの位置を含むように充填された放熱用充填材１７′を介して平坦な頂部で受けて筐体ベース１２へと伝達して効率良く外部へ放熱する機能が得られる。これにより、回路基板１３の裏面全体からの放熱性を確保できて放熱性能が高くなる。また、ここでも上述した各実施例の場合と同様に、放熱方向を筐体ベース１２側とすることで補充部品のスペースを十分確保できるため、適用される各部品が制約されずに簡単で生産性（歩留まり）良く廉価に作製できるようになり、十分な封止性（防水性）を持つものとなる。因みに、実施例８に係る放熱構造は、回路基板１３を各電子部品１４が下向きから上向きとなるように取り付け方向を表裏反対にして各電子部品１４の周囲と金属部材１５０″の頂部の内壁面との隙間を放熱用充填材１７′で充填する構造とする場合（各電子部品１４が金属部材１５０″の頂部の内壁面と直接接触される場合と隙間を有する場合との何れについても対象とする）にも適用することができる。

１１ 筐体カバー
１２ 筐体ベース
１３ 回路基板
１４ 電子部品
１５、１５′、１５０、１５０′、１５０″ 金属部材
１５ａ 折り曲げ部
１６ ねじ
１７、１７′ 放熱用充填材

Claims (5)

1. 複数の電子部品が実装された回路基板と、
   前記電子部品と接続される金属板と、
   前記回路基板が内部に配置される筐体と、を有する電子制御装置において、
   前記筐体は、金属製のベース部と、非金属性のカバー部を有し、
   前記金属板は当該金属板と一体形成されている直線状の基部と複数の分岐部とを有し、かつ前記ベース部と固定部によって接続され、
   前記固定部は複数個前記回路基板上に設けられ、
   前記直線状の基部の一方側には前記複数の固定部が設けられると共に、前記直線状の基部の他方側には前記複数の電子部品が設けられ、
   前記複数の分岐部はそれぞれ各前記電子部品と接続されることを特徴とする電子制御装置。
2. 複数の電子部品が実装された回路基板と、
   前記電子部品と接続される金属板と、
   前記回路基板が内部に配置される筐体と、を有する電子制御装置において、
   前記筐体は、金属製のベース部と、非金属性のカバー部を有し、
   前記金属板は当該金属板と一体形成されている複数の分岐部を有し、かつ前記ベース部と固定部によって接続され、
   前記複数の分岐部はそれぞれ各前記電子部品と前記回路基板を介して接続されることを特徴とする電子制御装置。
3. 請求項２に記載の電子制御装置において、
   前記複数の分岐部は、前記固定部に対して放射状に配置されることを特徴とする電子制御装置。
4. 請求項２に記載の電子制御装置において、
   前記金属板は前記筐体の側面方向の形状が弓状に構成されることを特徴とした電子制御装置。
5. 請求項１または２に記載の電子制御装置において、
   前記複数の分岐部は前記電子部品と放熱用充填剤を介して接続されることを特徴とする電子制御装置。