JP7210722B2 - electronic controller - Google Patents
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Description
本発明は、電子制御装置に関する。 The present invention relates to electronic control units.
近年、車載用電子制御装置は、車両に搭載する電子制御装置数の増大及び、制御装置とセンサ間、アクチュエータ間の接続ケーブル長さの短縮などを背景とした機電一体化が進んでいる。具体的には、エンジン制御用アクチュエータと電子制御装置の一体、変速機と電子制御装置の一体などである。 In recent years, in-vehicle electronic control units have been increasingly integrated with machinery and electronics against the background of an increase in the number of electronic control units installed in vehicles and a reduction in the length of connection cables between control units and sensors and between actuators. Specifically, integration of an engine control actuator and an electronic control device, integration of a transmission and an electronic control device, and the like.
ここで、エンジン及び変速機等の表面温度は130℃~140℃程度であるが、これに対し、電子制御装置に用いられる電子部品の耐熱温度は、約150℃である。 Here, the surface temperature of the engine, transmission, etc. is about 130.degree. C. to 140.degree.
このような過酷な環境で電子制御装置を作動させると、エンジン、変速機などの熱が、電子制御装置のベース(筐体)を介して、ベースによって保持される基板上の電子部品に伝わり、電子部品の温度が耐熱温度を超えるおそれがある。 When the electronic control unit is operated in such a harsh environment, heat from the engine, transmission, etc. is transmitted through the electronic control unit's base (housing) to the electronic components on the substrate held by the base. The temperature of electronic components may exceed the heat-resistant temperature.
特許文献1に開示されるような電子制御装置では、基板を保持するベースは金属製(合金製)であるため、エンジン、変速機などの熱がベース(筐体)を介して電子部品に伝わり易い。そこで、エンジン、変速機などの熱による電子部品の温度上昇を抑制するため、電子制御装置のベースを樹脂製とすることが考えられる。
In the electronic control device disclosed in
しかし、ユーザの手などから金属製のカバーに付与された静電気が、樹脂製のベースに放電されないという新たな課題が生じる。また、静電気が電子部品に放電され、電子部品が故障することが懸念される。 However, a new problem arises in that static electricity applied to the metal cover from the user's hand or the like is not discharged to the resin base. In addition, there is concern that static electricity may be discharged to electronic components, causing them to malfunction.
本発明の目的は、静電気により電子部品が故障することを抑制することができる電子制御装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an electronic control device capable of suppressing failure of electronic components due to static electricity.
上記目的を達成するために、本発明は、基板と、前記基板に実装される電子部品と、前記基板を保持する絶縁性のベースと、前記基板を前記ベースに固定する導電性の固定具と、前記ベースを覆う導電性のカバーと、を備える電子制御装置において、前記固定具と前記カバーとの間の距離D1は、前記電子部品1と前記カバーとの間の距離D2以下であり、前記固定具と向き合う前記カバーの部分は、前記固定具の頭部を接触せずに覆い、かつ前記固定具の頭部に倣った面から構成される凹部が一体に形成されたボスを有し、前記ボスに形成される前記凹部と前記固定具との間に誘電材料が配置される。
To achieve the above object, the present invention provides a substrate, an electronic component mounted on the substrate, an insulating base for holding the substrate, and a conductive fixture for fixing the substrate to the base. and a conductive cover covering the base, wherein the distance D1 between the fixture and the cover is less than or equal to the distance D2 between the
本発明によれば、静電気により電子部品が故障することを抑制することができる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it can suppress that an electronic component breaks down by static electricity. Problems, configurations, and effects other than those described above will be clarified by the following description of the embodiments.
以下、図面を用いて、本発明の第1~第3の実施形態による電子制御装置の構成を説明する。電子制御装置は、例えば、エンジン、変速機などのアクチュエータを制御する。なお、各図において、同一符号は同一部分を示す。 Hereinafter, configurations of electronic control units according to first to third embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The electronic control unit controls, for example, actuators such as an engine and a transmission. In addition, in each figure, the same code|symbol shows the same part.
(第1の実施形態)
はじめに、図1を用いて、第1の実施形態による電子制御装置100の構成を説明する。図1は、本発明の第1の実施形態による電子制御装置100の全体構成を示す断面図である。(First embodiment)
First, the configuration of an
電子制御装置100は、主として、基板10と、基板10に実装される電子部品1と、基板10を保持する絶縁性のベース20と、基板10をベース20に固定する導電性の固定具2と、ベース20を覆う導電性のカバー30を備える。
The
絶縁性のベース20は、例えば、絶縁性の樹脂でできており、エンジン、変速機などに直付けされる。ベース20を樹脂製とすることで、エンジン、変速機などからの熱が電子部品1へ伝わりにくくなる。ベース20の熱伝導率は、カバー30の熱伝導率よりも小さく、またエンジン、変速機などのハウジングの熱伝導率よりも小さい。
The
導電性の固定具2(ネジ、リベット、カシメ等)は、例えば、導電性の金属又は樹脂でできている。導電性のカバー30は、例えば、導電性の金属(アルミ、スチール、鋼板等)又は導電性の樹脂でできており、鋳造、プレス、射出成形等により成形される。
The conductive fixtures 2 (screws, rivets, crimps, etc.) are made of, for example, conductive metal or resin. The
基板10には、電子部品1が実装される。電子部品1は、例えば、半導体素子から構成される。電子部品1の具体例として、各種センサ(温度センサ、圧力センサ等)の出力値からアクチュエータの制御量を演算するプロセッサ、スイッチングによりアクチュエータに駆動電流を供給するドライバ回路等が挙げられる。
なお、ドライバ回路は、アクチュエータに搭載されてもよい。電子部品1は、基板10の配線パターン、コネクタ40のピン等を介して、エンジン、変速機などのアクチュエータと電気的に接続される。
Note that the driver circuit may be mounted on the actuator. The
本実施形態では、電子部品1は、カバー30と向き合う導電性のエクスポーズドパッド5を有する。エクスポーズドパッド5は、例えば、導電性の金属板であり、ヒートスプレッダ又はヒートシンクとも呼ばれる。エクスポーズドパッド5は、電子部品1が発生する熱を、熱伝導材料3を介して導電性のカバー30に伝える。そして、カバー30に伝えられた熱は、大気中へ放熱される。なお、本実施形態では、熱伝導材料3にセラミックスなどが含まれている。
In this embodiment, the
カバー30には、電子部品1と向き合うボス31と、導電性の固定具2に向き合うボス32が形成される。ボス31と電子部品1との間には熱伝導材料3が配置される。
A
シール材料4は、カバー30とベース20との間を封止し、カバー30とベース20から構成される筐体の内部を防水する。シール材料4は、例えば、シリコン接着剤である。
本実施形態では、複数組のボス32と固定具2は、基板10の角などに配置される。The sealing
In this embodiment, the plurality of sets of
次に、図2を用いて、本実施形態による電子制御装置100の特徴を説明する。図2は、図1に示す電子制御装置100のボス32の周辺の構成を示す拡大断面図である。
Next, features of the
本実施形態では、固定具2とカバー30(ボス32)との間の距離D1は、電子部品1とカバー30(ボス31)との間の距離D2以下である。これにより、導電性のカバー30に付与された静電気は、電子部品1よりも固定具2に放電され易くなる。そのため、静電気により電子部品1が故障することを抑制することができる。また、静電気により電子部品1が誤動作することを抑制することができる。
In this embodiment, the distance D1 between the
また、固定具2と向き合うカバー30の部分であるボス32と固定具2との間には空隙が設けられる。これにより、ボス32が固定具2に接触しないため、ボス32によって基板10が変形しない。その結果、電子部品1の端子と配線パターンとを接合する半田(接合部材)にクラックが発生することを抑制することができる。
A gap is provided between the
以上説明したように、本実施形態によれば、静電気により電子部品1が故障することを抑制することができる。また、静電気により電子部品1が誤動作することを抑制することができる。さらに、電子部品1の端子と配線パターンとを接合する半田にクラックが発生することを抑制することができる。
As described above, according to the present embodiment, it is possible to prevent the
(第2の実施形態)
次に、図3を用いて、第2の実施形態による電子制御装置100の構成を説明する。図3は、本発明の第2の実施形態による電子制御装置100のボス32の周辺の構成を示す拡大断面図である。(Second embodiment)
Next, the configuration of the
本実施形態では、固定具2と向き合うカバー30の部分であるボス32は、固定具2の頭部を覆う凹部32aを有する。これにより、固定具2と向き合うカバー30の部分の面積を大きくすることができる。その結果、ボス32と固定具2の間の静電容量が大きくなり、これにより、導電性のカバー30に付与された静電気は、電子部品1よりも固定具2にさらに放電され易くなる。
In this embodiment, the
詳細には、ボス32の凹部32aは、固定具2の頭部に倣った面から構成される。例えば、固定具2の頭部が円柱状、六角柱状、ドーム状の場合に、それぞれの頭部の形状に見合った面で凹部32aが構成される。これにより、固定具2と向き合うカバー30の部分を全体的に固定具2の頭部の表面に近づけることができる。その結果、ボス32と固定具2の間の静電容量をさらに大きくすることができる。
Specifically, the
本実施形態では、固定具2の頭部はドーム状であり、これに合わせて凹部32aもドーム状である。これにより、固定具2と向き合うカバー30の部分(ドーム状の凹部32a)の静電容量を大きくできる。
In this embodiment, the head of the
また、本実施形態では、電子部品1は、カバー30と向き合う導電性のエクスポーズドパッド5を有する。固定具2と向き合うカバー30の部分(凹部32a)の面積S2は、エクスポーズドパッド5の面積S1以上である。これにより、ボス32と固定具2の間の静電容量をさらに大きくすることができる。
Further, in this embodiment, the
なお、電子部品1がエクスポーズドパッド5を有しない場合、図4に示すように、固定具2と向き合うカバー30の部分(凹部32a)の面積S2は、電子部品1が熱伝導材料3と接触または接合している部分の面積S3以上としてもよい。これにより、ボス32と固定具2の間の静電容量をさらに大きくすることができる。
When the
(第3の実施形態)
次に、図5を用いて、第3の実施形態による電子制御装置100の構成を説明する。図5は、本発明の第3の実施形態による電子制御装置100のボス32の周辺の構成を示す拡大断面図である。(Third Embodiment)
Next, the configuration of the
本実施形態では、ボス32と固定具2との間に誘電材料6が配置される点が第2の実施形態と異なる。
This embodiment differs from the second embodiment in that the
前述したように、カバー30と電子部品1との間には熱伝導材料3が配置される。シール材料4は、カバー30とベース20との間を封止する。ここで、誘電材料6は、固定具2と向き合うカバー30の部分(凹部32a)と固定具2の頭部との間に配置される。誘電材料6の比誘電率ε3は、熱伝導材料3の比誘電率ε1又はシール材料4の比誘電率ε2と同じもしくは大きい。これにより、ボス32と固定具2の間の静電容量をさらに大きくすることができる。
As described above, the thermally
本実施形態では、電子部品1は、カバー30と向き合う導電性のエクスポーズドパッド5を有する。図6に示すように、固定具2と向き合い且つ誘電材料6と接触又は接合するカバー30の部分(凹部32a)の面積S2_1は、エクスポーズドパッド5の面積S1以上である。これにより、ボス32と固定具2の間の静電容量をさらに大きくすることができる。
In this embodiment, the
(変形例)
次に、図7A、7Bを用いて、電子制御装置100の変形例を説明する。図7Aは、第3の実施形態の変形例による電子制御装置100のボス32の周辺の構成を示す拡大断面図である。図7Bは、図7Aに示す基板10の平面図である。(Modification)
Next, a modified example of the
図7Bの例では、固定具2(21~25)は複数(5個)ある。そして、電子部品1と固定具2(21~25)との距離L(L1~L5)について、L5<L1<L4<L2<L3が成立する。すなわち、固定具2と向き合うカバー30の部分(ボス32)は、複数の固定具2のうち電子部品1に最も近いもの(固定具25)と向き合う。In the example of FIG. 7B, there are multiple (five) fixtures 2 (2 1 to 2 5 ). L5<L1<L4<L2<L3 is established for the distance L (L1 to L5) between the
これにより、導電性のカバー30に付与された静電気は、固定具21~24よりも固定具25に放電され易くなる。As a result, static electricity applied to the
なお、本変形例では、第3の実施形態において少なくとも1組のボス32と固定具2を電子部品1の近くに配置したが、第1~第2の実施形態において少なくとも1組のボス32と固定具2を電子部品1の近くに配置してもよい。
In this modified example, at least one set of
(電気的な構成)
次に、図8Aを用いて、第1~第3の実施形態に共通の電気的な構成を説明する。図8Aは、固定具2をグランドへ接続する例を示す模式図である。(electrical configuration)
Next, an electrical configuration common to the first to third embodiments will be described with reference to FIG. 8A. FIG. 8A is a schematic diagram showing an example of connecting the
基板10は、配線パターン11を有する。固定具2は、配線パターン11を介してグランドに接続される。これにより、ボス32から固定具2へ放電された静電気は、グランドに排出される。すなわち、静電気の回路グランドへの放電経路を確保することができる。
The
(変形例)
図8Bは、固定具2をグランドへ接続する変形例を示す模式図である。本変形例では、基板10は、配線パターン11と、配線パターン11に接続される回路素子(抵抗R)とを有する。固定具2は、配線パターン11及び回路素子(抵抗R)を介してグランドに接続される。(Modification)
FIG. 8B is a schematic diagram showing a modification of connecting the
これにより、回路素子(抵抗R)で静電気が熱エネルギーに変換され、グランドの電位の変動を抑制することができる。なお、抵抗Rに代えてスイッチング素子、コンデンサなどを回路素子として採用してもよい。 As a result, static electricity is converted into heat energy by the circuit element (resistor R), and variations in ground potential can be suppressed. A switching element, a capacitor, or the like may be employed as a circuit element instead of the resistor R.
(その他)
図9は、第1の実施形態の変形例による電子制御装置100のボス32の周辺の構成を示す拡大断面図である。(others)
FIG. 9 is an enlarged sectional view showing the configuration around the
本変形例では、固定具2と向き合うカバー30の部分(ボス32)の面積S2は、電子部品1と向き合うカバー30の部分の面積S0以上又は電子部品1が熱伝導材料3と接触または接合している部分の面積S3以上である。これにより、ボス32と固定具2の間の静電容量をさらに大きくすることができる。
In this modification, the area S2 of the portion (boss 32) of the
カバー30に付与される静電気7aは、図10に示すように、固定具2と向き合うカバー30の部分(ボス32)に蓄えられ、絶縁破壊により固定具2に放電される。
The
これにより、例えば、少量(所定量以下)の静電気がカバー30に付与された場合、静電気はボス32から固定具2へ放電されず、ボス32に蓄えられる。また、固定具2の頭部の表面では、静電気7aと極性の異なる電荷7bがクーロン力により静電気7aに引き寄せられる。一方、多量(所定量を超える)の静電気がカバー30に付与され、ボス32と固定具2との間の電場が絶縁耐力を超えた場合、静電気は固定具2へ放電される。
As a result, for example, when a small amount (below a predetermined amount) of static electricity is applied to the
なお、複数組のボス32と固定具2を電子制御装置100に設けることで、ボス32と固定具2との間の静電容量が合成される。その結果、より多くの静電気7aを、固定具2と向き合うカバー30の部分に蓄えることができる。
By providing a plurality of sets of
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上述した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes various modifications. For example, the above-described embodiments have been described in detail in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and are not necessarily limited to those having all the described configurations. Also, part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment. Moreover, it is possible to add, delete, or replace part of the configuration of each embodiment with another configuration.
1…電子部品
2…固定具
3…熱伝導材料
4…シール材料
5…エクスポーズドパッド
6…誘電材料
7a…静電気
7b…電荷
10…基板
11…配線パターン
20…ベース
30…カバー
31、32…ボス
32a…凹部
100…電子制御装置DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記基板に実装される電子部品と、
前記基板を保持する絶縁性のベースと、
前記基板を前記ベースに固定する導電性の固定具と、
前記ベースを覆う導電性のカバーと、を備える電子制御装置において、
前記固定具と前記カバーとの間の距離D1は、前記電子部品と前記カバーとの間の距離D2以下であり、
前記固定具と向き合う前記カバーの部分は、前記固定具の頭部を接触せずに覆い、かつ前記固定具の頭部に倣った面から構成される凹部が一体に形成されたボスを有し、
前記ボスに形成される前記凹部と前記固定具との間に誘電材料が配置される
ことを特徴とする電子制御装置。 a substrate;
an electronic component mounted on the substrate;
an insulating base holding the substrate;
a conductive fixture that secures the substrate to the base;
An electronic control device comprising a conductive cover covering the base,
a distance D1 between the fixture and the cover is less than or equal to a distance D2 between the electronic component and the cover ;
The portion of the cover that faces the fixture has a boss integrally formed with a concave portion that covers the head of the fixture without coming into contact with the fixture, and that has a surface following the head of the fixture. ,
A dielectric material is disposed between the recess formed in the boss and the fixture
An electronic control device characterized by:
前記凹部は、
ドーム状である
ことを特徴とする電子制御装置。 In the electronic control device according to claim 1 ,
The recess is
An electronic control device characterized by being dome-shaped.
前記電子部品は、
前記カバーと向き合う導電性のエクスポーズドパッドを有し、
前記固定具と向き合う前記カバーの部分の面積S2は、
前記エクスポーズドパッドの面積S1以上である
ことを特徴とする電子制御装置。 A substrate, an electronic component mounted on the substrate, an insulating base that holds the substrate, a conductive fixture that secures the substrate to the base, and a conductive cover that covers the base. wherein the distance D1 between the fixture and the cover is less than or equal to the distance D2 between the electronic component and the cover, and the portion of the cover facing the fixture faces the head of the fixture. In an electronic control device having a covering recess ,
The electronic component is
a conductive exposed pad facing the cover;
The area S2 of the portion of the cover facing the fixture is
The electronic control device, wherein the area is equal to or larger than S1 of the exposed pad.
前記固定具と向き合う前記カバーの部分の面積S2は、
前記電子部品が熱伝導材料3と接触または接合している部分の
面積S3以上である
ことを特徴とする電子制御装置。 A substrate, an electronic component mounted on the substrate, an insulating base that holds the substrate, a conductive fixture that secures the substrate to the base, and a conductive cover that covers the base. wherein the distance D1 between the fixture and the cover is less than or equal to the distance D2 between the electronic component and the cover, and the portion of the cover facing the fixture faces the head of the fixture. In an electronic control device having a covering recess ,
The area S2 of the portion of the cover facing the fixture is
An electronic control device, wherein the area of a portion where the electronic component is in contact with or bonded to the thermally conductive material 3 is equal to or greater than S3.
前記カバーと前記電子部品との間に配置される熱伝導材料と、
前記カバーと前記ベースとの間を封止するシール材料と、
前記固定具と向き合う前記カバーの部分と前記固定具の頭部との間に配置され、前記熱伝導材料又は前記シール材料の比誘電率と同じもしくは大きい比誘電率を有する誘電材料と、
を備えることを特徴とする電子制御装置。 A substrate, an electronic component mounted on the substrate, an insulating base that holds the substrate, a conductive fixture that secures the substrate to the base, and a conductive cover that covers the base. wherein the distance D1 between the fixture and the cover is less than or equal to the distance D2 between the electronic component and the cover, and the portion of the cover facing the fixture faces the head of the fixture. In an electronic control device having a covering recess ,
a thermally conductive material disposed between the cover and the electronic component;
a sealing material sealing between the cover and the base;
a dielectric material disposed between the portion of the cover facing the fixture and the head of the fixture, the dielectric material having a dielectric constant equal to or greater than the dielectric constant of the heat-conducting material or the sealing material;
An electronic control device comprising:
前記電子部品は、
前記カバーと向き合う導電性のエクスポーズドパッドを有し、
前記固定具と向き合い且つ前記誘電材料と接触又は接合する前記カバーの部分の面積S2_1は、前記エクスポーズドパッドの面積S1以上である
ことを特徴とする電子制御装置。 In the electronic control device according to claim 5 ,
The electronic component is
a conductive exposed pad facing the cover;
The electronic control device, wherein the area S2_1 of the portion of the cover that faces the fixture and contacts or joins with the dielectric material is equal to or greater than the area S1 of the exposed pad.
前記固定具は複数あり、
前記固定具と向き合う前記カバーの部分は、
複数の前記固定具のうち前記電子部品に最も近いものと向き合う
ことを特徴とする電子制御装置。 In the electronic control device according to claim 1,
there are a plurality of said fixtures,
the portion of the cover facing the fixture,
An electronic control device, wherein one of the plurality of fixtures, which is closest to the electronic component, faces the fixture.
前記基板は、
配線パターンを有し、
前記固定具は、
前記配線パターンを介してグランドに接続される
ことを特徴とする電子制御装置。 In the electronic control device according to claim 1,
The substrate is
having a wiring pattern,
The fixture is
An electronic control device that is connected to a ground via the wiring pattern.
前記基板は、
前記配線パターンに接続される回路素子を有し、
前記固定具は、
前記配線パターン及び前記回路素子を介して前記グランドに接続される
ことを特徴とする電子制御装置。 In the electronic control device according to claim 8 ,
The substrate is
Having a circuit element connected to the wiring pattern,
The fixture is
An electronic control device that is connected to the ground through the wiring pattern and the circuit element.
前記回路素子は、
抵抗である
ことを特徴とする電子制御装置。 In the electronic control device according to claim 9 ,
The circuit element is
An electronic control device characterized by being a resistor.
前記固定具と向き合う前記カバーの部分の面積S2は、
前記電子部品と向き合う前記カバーの部分の面積S0以上又は
前記電子部品が熱伝導材料3と接触または接合している部分の
面積S3以上である
ことを特徴とする電子制御装置。 A substrate, an electronic component mounted on the substrate, an insulating base that holds the substrate, a conductive fixture that secures the substrate to the base, and a conductive cover that covers the base. In the electronic control device, wherein the distance D1 between the fixture and the cover is equal to or less than the distance D2 between the electronic component and the cover ,
The area S2 of the portion of the cover facing the fixture is
An electronic control device, wherein the area of a portion of the cover facing the electronic component is S0 or more, or the area of the portion where the electronic component is in contact with or bonded to the thermally conductive material 3 is S3 or more.
前記カバーに付与される静電気7aは、
前記固定具と向き合う前記カバーの部分に蓄えられ、絶縁破壊により前記固定具に放電される
ことを特徴とする電子制御装置。 In the electronic control device according to claim 1,
The static electricity 7a applied to the cover is
An electronic control device, wherein electric power is stored in a portion of the cover facing the fixture and is discharged to the fixture by dielectric breakdown.
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