JP7344141B2

JP7344141B2 - 電子制御装置

Info

Publication number: JP7344141B2
Application number: JP2020010938A
Authority: JP
Inventors: 翼今北
Original assignee: Hitachi Astemo Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2020-01-27
Filing date: 2020-01-27
Publication date: 2023-09-13
Anticipated expiration: 2040-01-27
Also published as: JP2021118269A

Description

本発明は、発熱部品が実装された電子制御装置に関する。

車両に搭載される電子制御装置には、電子部品を実装している回路基板が筐体に収納されているものがある。このような電子制御装置に関して、特許文献１に開示された技術がある。

特許文献１に開示された電子制御装置は、発熱部品が実装された回路基板と、発熱部品を覆うとともに発熱部品が発する熱を拡散させるカバーと、回路基板の縁に設けられ発熱部品と導通しているコネクタと、一つの面に開口が設けられ回路基板を収納しているケースと、開口からケースの内部に充填されて回路基板を封止している封止部材と、を有している。

特開２０１５－０５０２７４号公報

回路基板のなかの、発熱部品が実装された面の反対の面には、複数の電子部品が実装されている。電子部品として、例えば、発熱部品が実装されることがある。この場合、回路基板の両面に発熱部品が実装されることとなり、発熱部品が発する熱の総量も大きくなる。

発熱部品が発する熱を放熱するために、例えば、回路基板に設けられた放熱のためのビアを利用することがある。発熱部品の熱をビアを介して放熱パターンに伝えることにより、放熱可能な面積が増えて放熱性が高まるが、さらなる改良の余地がある。

本発明は、複数の発熱部品が実装された回路基板において、発熱部品の放熱性を高める技術の提供を課題とする。

請求項１による発明によれば、複数の発熱部品及びコネクタが実装された回路基板を含む電子制御装置において、
前記コネクタは、前記回路基板の第１の面の縁部に設けられ、前記コネクタの複数の端子は、前記回路基板を貫通して、前記回路基板の前記第１の面とは反対側の第２の面まで延びており、
全ての前記複数の発熱部品は、前記第１の面に設けられ、
前記回路基板の内部、又は、前記第１の面には、前記複数の発熱部品と個別に実装する複数の導電パターンが設けられ、
前記第２の面には、導電性及び放熱性を有している複数の放熱用パターンが設けられ、
前記複数の放熱用パターンは、導電性及び伝熱性を有している複数のビアによって前記複数の導電パターンに個別に接続され、
前記複数の放熱用パターンは、前記複数の端子が位置している部位まで延びるとともに、前記複数の端子に個別に接続されている、ことを特徴とする電子制御装置が提供される。

請求項２に記載のごとく、好ましくは、前記複数の発熱部品は、前記複数の発熱部品から発生する熱を拡散させる単一のカバーにより覆われている。

請求項３に記載のごとく、好ましくは、前記回路基板は、開口を備えたケースに収納されると共に、前記ケースの内部に充填された樹脂製の封止部材により封止されている。

請求項１において、回路基板の内部、又は、第１の面には、複数の発熱部品を個別に実装する複数の導電パターンが設けられている。第２の面には、導電性及び放熱性を有している複数の放熱用パターンが設けられている。複数の放熱用パターンは、導電性及び伝熱性を有している複数のビアによって複数の導電パターンに個別に接続されている。複数の発熱部品は、すべて第１の面に設けられている。第２の面には、発熱部品が設けられていないため、放熱用パターンを配置するためのスペースが生まれる。放熱用パターンの面積を大きくすることができ、発熱部品の放熱効率が高まる。

加えて、複数の放熱用パターンは、複数の端子が位置している部位まで延びるとともに、複数の端子に個別に接続されている。そのため、複数の発熱部品の熱を、複数の端子から外部に放熱することができる。

請求項２において、複数の発熱部品は、発熱部品から発生する熱を拡散させる単一のカバーにより覆われている。仮に、回路基板の両面に複数の発熱部品を実装した場合、２つのカバーが必要となる。複数の発熱部品を一方の面に集約させ、単一のカバーにより覆えば、カバーの部品点数を減らすことができる。

請求項３では、回路基板は、開口を備えたケースに収納されると共に、ケースの内部に充填された樹脂製の封止部材により封止されている。そのため、封止部材により、回路基板及び発熱部品を保護することができる。

図１（ａ）は、実施例による電子制御装置の斜視図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）の電子制御装置の回路基板の斜視図である。図１（ｃ）は、図１（ｂ）の回路基板に対して実装されるコネクタを説明する図である。図２（ａ）は、図１（ｂ）の回路基板の第１の面（表面）を説明する図である。図２（ｂ）は、図１（ｂ）の回路基板の第２の面（裏面）を説明する図である。図３（ａ）は、図１（ｃ）の３（ａ）矢視図である。図３（ｂ）は、開口側から見たコネクタを説明する図である。図１（ａ）の４－４線断面図である。図２（ｂ）に示された回路基板の第２の面（裏面）の一部を拡大した図である。

本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。図中Ｕｐは上、Ｄｎは下を示している。
＜実施例＞

図１（ａ）には、実施例による電子制御装置１０が示されている。この電子制御装置１０は、二輪車等の車両に搭載されて三相電動モータを駆動する。

図１（ａ）、図１（ｂ）を参照する。電子制御装置１０は、三相電動モータを駆動する三相ブリッジ駆動回路１１と、三相ブリッジ駆動回路１１のスイッチング動作を制御する制御回路１２と、を有している。

三相ブリッジ駆動回路１１は、６つの発熱部品２１～２６と、３つのコンデンサ１３と、駆動用コネクタ３０(コネクタ)と、を有している。６つの発熱部品２１～２６は、発熱部品２１～２６から発生する熱を拡散させる単一のカバー１４により覆われている。

制御回路１２は、制御用コネクタ１５を有している。制御回路１２の構成についての説明は省略する。

コンデンサ１３及び発熱部品２１～２６が実装された回路基板４０は、開口１６ａを有するケース１６に収納されていると共に、樹脂製の封止部材１７により封止されている。

図１（ｂ）、図１（ｃ）を参照する。駆動用コネクタ３０は、回路基板４０の表面４１（第１の面）の第１の縁４２に設けられている。駆動用コネクタ３０は、複数（例えば８個）のＬ字状かつ平板状の第１の端子５１～第８の端子５８と、これらの端子５１～５８の一部を収納しているハウジング３１と、を備えている。

なお、平板状の端子とは、所定の幅を有する端子を指し、ピン状の端子は含まない。第１の端子５１～第８の端子５８は、直線状の平板端子であってもよい。即ち、表面４１の法線方向が差込方向のコネクタを採用してもよい。

回路基板４０には、コネクタ３０の第１の端子５１～第８の端子５８を個別に差込可能な８つの差込穴６１～差込穴６８（接続部）が設けられている。

図２（ａ）を参照する。６つの発熱部品２１～２６は、２行３列の格子状に配置されている。６つの発熱部品２１～２６のうち、第１の縁４２と反対側の第２の縁４３側に位置しているものを第１の発熱部品２１～第１の発熱部品２３（発熱部品）とし、第１の縁４２側に位置しているものを第２の発熱部品２４～第２の発熱部品２６とする。

回路基板４０の表面４１には、第１の発熱部品２１が実装されている第１の導電パターン８１が設けられている。同様に、回路基板４０の表面４１には、第１の発熱部品２２が実装されている第２の導電パターン８２と、第１の発熱部品２３が実装されている第３の導電パターン８３が設けられている。第２の発熱部品２４～２６に実装されているパターンについての説明は省略する。

図２（ｂ）を参照する。回路基板４０の裏面４４には、差込穴６１～差込穴６８と個別に導通している第１のパターン７１～第８のパターン７８が設けられている。パターン７１～７８は、銅によって層状に構成されている。なお、第１のパターン７１、第２のパターン７２、第６のパターン７６は、導電性及び放熱性を有している３つの放熱用パターンでもある。

差込穴６１～６８のうち、回路基板４０の第１の縁４２に沿って配置されているものを第１の差込穴６１～６５（第１の接続部）とする。さらに、差込穴６１～６８のうち、第１の差込穴６１～６５に沿って配置されていると共に第１の差込穴６１～５よりも回路基板４０の中央側（矢印Ｃ参照）に位置しているものを第２の差込穴６６～６８（第２の接続部）とする。なお、第１の差込穴、第２の差込穴の数は、それぞれ適宜変更することができる。

図３（ａ）、図３（ｂ）を参照する。ハウジング３１は、第１の端子５１～第８の端子５８を保持している保持部３２と、駆動用コネクタ３０が回路基板４０に実装された時に回路基板４０の表面４１に対向する底部３３と、底部３３と対向する天板部３４と、を有している。底部３３と天板部３４とは、ハウジング３１の開口３１ａの一部を構成している。

第１の端子５１は、第１の差込穴６１（図２（ａ）参照）を介して、第１のパターン７１（図２（ｂ）参照）と接続可能な接続端５１ａを有している。同様に、第２の端子５２～第８の端子５８は、第１の差込穴６２～第２の差込穴６８を介して、第２のパターン７２～第８のパターン７８と接続可能な接続端５２ａ～接続端５８ａを有している。

なお、駆動用コネクタ３０の端子５１～５８と、回路基板４０のパターン７１～７８との接続は、差込構造に限られず、互いに接触することにより導通可能となる構造であれば種類は問わない。

８個の接続端５１ａ～５８ａのうち、ハウジング３１の保持部３２に沿って配置されたものを第１の接続端５１ａ～５５ａとする。８個の接続端５１ａ～５８ａのうち、第１の接続端５１ａ～５５ａに沿って配置されたものを第２の接続端５６ａ～５８ａとする。第２の接続端５６ａ～５８ａは、第１の接続端５１ａ～５５ａよりも保持部３２から遠くに位置している。

第１の端子５１は、相手方のコネクタの端子と接続可能な外部端５１ｂを有している。同様に、第２の端子５２～第８の端子５８は、相手方のコネクタの端子５と接続可能な外部端５２ｂ～５８ｂを有している。

８つの外部端５１ｂ～５８ｂのうち、ハウジング３１の底部３３に沿って配置されたものを第１の外部端５１ｂ～５５ｂとする。８つの外部端５１ｂ～５８ｂのうち、第１の外部端５１ｂ～５５ｂに沿って配置されているものを第２の外部端５６ｂ～５８ｂとする。第２の外部端５６ｂ～５８ｂは、第１の外部端５１ｂ～５ｂよりもハウジング３１の天板部３４側に位置している。第２の外部端５６ｂ～５８ｂは、三相交流モータと接続可能であり、例えば、第２の外部端５８ｂがＵ相、第２の外部端５７ｂがＶ相、第２の外部端５６ｂがＷ相と接続する。

図４を参照する。第１のパターン７１（放熱用パターン）と、第１の導電パターン８１とは、導電性及び伝熱性を有している複数の第１のスルーホールビア４５（ビア）によって、接続されている。なお、第１の導電パターン８１は、回路基板４０の内部に設けても良い。ビア４５は、内部が充填されていてもよく、第１の発熱部品２１の真下に設けてもよい。

第１の端子５１の第１の接続端５１ａは、第１の差込穴６１に差し込まれており、回路基板４０を貫通している。そのため、第１の端子５１は、第１の導電パターン８１と導通可能となっている。第１のパターン７１と、第２の発熱部品２４は、回路基板４０の厚み方向に重なっている。

図２（ａ）、図２（ｂ）を参照する。同様に、第６のパターン７６（放熱用パターン）と、第６のパターン７６とは、導電性及び伝熱性を有している第２のスルーホールビア４６（ビア）によって、接続されている。第６の端子５６は、第２の導電パターン８２と導通可能となっている。

第２のパターン７２（放熱用パターン）と、第３の導電パターン８３とは、導電性及び伝熱性を有している第３のスルーホールビア４７（ビア）によって、接続されている。第２の端子５２は、第３の導電パターン８３と導通可能となっている。

図２（ａ）を参照する。第１のスルーホールビア４５は、第１の発熱部品２１と第２の発熱部品２４との間に位置している。同様に、第２のスルーホールビア４６は、第１の発熱部品２２と第２の発熱部品２５との間に位置している。第３のスルーホールビア４７は、第１の発熱部品２３と第２の発熱部品２６との間に位置している。

図５を参照する。回路基板４０の裏面４２において、互いに隣り合う第２の差込穴６６と、第２の差込穴６７同士の間の領域を第１の空き領域９１とする。第１の空き領域９１と、回路基板４０の第１の縁４２との間には、第１の差込穴６２（特定接続部）の一部が位置している。第１の差込穴６２と導通している第２のパターン７２（特定パターン）は、回路基板４０の第１の縁４２から回路基板４０の中央に向かって延びており、第１の空き領域９１を通っている。

第１の空き領域９１の長手方向の両端から第１の縁４２に向かって延びる線を第１の線Ｌ１、第２の線Ｌ２とする。第１の差込穴６２は、第１の線Ｌ１と第２の線Ｌ２の間に位置してもよい。

回路基板４０の第１の縁４２と、第１の差込穴６２との間には、電子部品として、例えば、第３の発熱部品２７が実装されている。

実施例の効果を説明する。

図４を参照する。回路基板４０の表面４１には、第１の発熱部品２１が実装されている第１の導電パターン８１が設けられている。回路基板４０の裏面４４には、導電性及び放熱性を有している第１のパターン７１（放熱用パターン）が設けられている。第１のパターン７１と、第１の導電パターン８１とは、第１のスルーホールビア４５（ビア）によって、接続されている。第１の発熱部品２１～第２の発熱部品２６のすべては、回路基板４０の表面４１に実装されている（図２（ａ）参照）。裏面４４には、発熱部品が設けられていないため、第１のパターン７１を配置するためのスペースが生まれる。第１のパターン７１の面積を大きくすることができ、第１の発熱部品２１の放熱効率が高まる。

加えて、第１のパターン７１は、第１の端子５１が位置している部位まで延びるとともに、第１の端子５１に接続されている。第１の発熱部品２１の熱は、第１の端子５１から外部に放熱される。

図１（ａ）、図４を参照する。第１の発熱部品２１～２３と、第２の発熱部品２４～２６とは、カバー１４により覆われている。仮に、第２の発熱部品２４～２６を回路基板４０の裏面４４に実装した場合、２つのカバーが必要となる。発熱部品２１～２６を表面４１に集約させ、単一のカバー１４により覆うことにより、カバーの個数を減らすことができる。

加えて、回路基板４０は、開口部１６ａを備えたケース１６に収納されると共に、ケース１６の内部に充填された樹脂製の封止部材１７により封止されている。そのため、封止部材１７により、回路基板４０を保護することができる。

実施例のその他の効果を説明する。

図５を参照する。第１の空き領域９１と、回路基板４０の第１の縁４２との間には、第１の差込穴６２（特定接続部）の一部が位置している。そのため、第１の差込穴６２と導通している第２のパターン７２を、第１の空き領域９１を通過して回路基板４０の中央側（矢印Ｃ参照）に向かって延ばすことができる。パターンの設計の自由度が増す。

図２（ｂ）を参照する。互いに隣り合う第２の差込穴６７と、第２の差込穴６８との間の領域を第２の空き領域９２とする。第２の空き領域９２と、回路基板４０の第１の縁４２との間には、第１の差込穴６４の一部が位置している。そのため、第４のパターン７４は、第２の空き領域９２を通過してもよい。

図２（ａ）を参照する。回路基板４０の第１の縁４２と、第１の差込穴６２との間には、電子部品として、例えば、第３の発熱部品２７が実装されている。第２のパターン７２を回路基板４０の中央側に延ばすことにより、回路基板４０の第１の縁４２と、第１の差込穴６２との間には、スペースが生まれる。このスペースに第３の発熱部品２７が実装されている。スペースを有効活用して回路基板４０を小型化することができる。

加えて、第３の発熱部品２７は、駆動用コネクタ３０が設けられる側の第１の縁４２の近くに配置されるため（図１（ｃ）参照）、第３の発熱部品２７の熱は、駆動用コネクタ３０の平板状の端子５１～５８を介して外部へ放熱されやすい。

図３（ａ）を参照する。ハウジング３１の底部３３と対向する方向からコネクタ３０を見る。第２の接続端５６ａと、第２の接続端５７ａとの間の領域を第３の空き領域９３とする。第３の空き領域９３と、ハウジング３１の保持部３２（回路基板４０の第１の縁４２側）との間には、第１の接続端５２ａ（特定接続端）の一部が位置することとなる。このような構成のコネクタ３０が実装される回路基板４０において、上記の通り、第２のパターン７２（特定パターン）が、第１の空き領域９１（第３の空き領域９３）を通過するように設定することができる。パターンの設計の自由度が増す。

なお、本発明の作用及び効果を奏する限りにおいて、本発明は、実施例に限定されるものではない。

本発明の電子制御装置は、二輪車に好適である。

１０…電子制御装置
１４…カバー
１６…ケース
１７…封止部材
２１～２３…第１の発熱部品（複数の発熱部品）
４０…回路基板
４１…表面（第１の面）
４２…第１の縁（縁）
４４…裏面（第２の面）
４５～４７…第１のスルーホールビア～第３のスルーホールビア
５１…第１の端子
５２…第２の端子
５６…第６の端子
７１…第１のパターン（放熱用パターン）
７２…第２のパターン（放熱用パターン）
７６…第６のパターン（放熱用パターン）
８１～８３…導電パターン

Claims

３つの発熱部品及びコネクタが実装された回路基板を含む電子制御装置において、
前記コネクタは、前記回路基板の第１の面の縁部に設けられ、前記コネクタの３つの端子は、前記回路基板に形成された３つの差し込み穴をそれぞれ貫通して、前記回路基板の前記第１の面とは反対側の第２の面まで延びており、
前記３つの発熱部品は、前記第１の面に、前記縁部が延びる方向に沿って並んで設けられ、
前記回路基板の内部、又は、前記第１の面には、前記３つの発熱部品と個別に実装する３つの導電パターンが設けられ、
前記第２の面には、導電性及び放熱性を有している３つの放熱用パターンが設けられ、
前記３つの放熱用パターンは、導電性及び伝熱性を有している３つのビアによって前記３つの導電パターンに個別に接続され、
前記３つの放熱用パターンは、前記３つの端子が位置している部位まで延びるとともに、前記３つの差し込み穴を介して、前記３つの端子に個別に接続され、
前記第２の面に対向する方向から見て、
前記３つの差し込み穴は、前記縁部が延びる方向を長手方向とする矩形状であり、
前記３つの差し込み穴のうちの２つの差し込み穴は、前記縁部が延びる方向に並んでおり、
前記３つの差し込み穴のうちの残りの１つの差し込み穴は、前記２つの差し込み穴に対して、前記縁部が延びる方向と直交する方向に重なっている、ことを特徴とする電子制御装置。
前記３つの発熱部品は、前記３つの発熱部品から発生する熱を拡散させる単一のカバーにより覆われている、ことを特徴とする請求項１に記載の電子制御装置。
前記回路基板は、開口を備えたケースに収納されると共に、前記ケースの内部に充填された樹脂製の封止部材により封止されている、ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電子制御装置。