WO2014147956A1 - 車両用電子機器 - Google Patents

Abstract

　車両用電子機器（１）は、第１基板（４）と、前記第１基板と平面的に積層して離間して配置された第２基板（６）と、ファン（２）とを備える。前記第１基板は、抉られた端辺（４ｆ）の外脇に位置する通風口（４ａ）を備える。前記ファンは、吸気口（２ａ）が前記第１基板のパッケージ搭載面に沿うと共に平面的に前記端辺に跨るか又は前記端辺の外脇に配置された状態で、前記第１基板の後方に離間して配置される。前記ファンは、前記端辺の内側に位置する前記第１基板の前記パッケージ搭載面に沿って風を吸入すると共に、前記通風口を通じて前記第２基板のパッケージ搭載面に沿って風を吸入する。

Description

車両用電子機器 関連出願の相互参照

　本開示は、２０１３年３月１９日に出願された日本出願番号２０１３－５６４４０号および２０１３年１０月２９日に出願された日本出願番号２０１３－２２４２０８号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。

　本開示は、車両に搭載可能な車両用電子機器に関する。

　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電子制御装置（ＥＣＵ）、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。

　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。

特開２００９－１７６１４７号公報

　本開示の目的は、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。

　本開示の一態様に係る車両用電子機器は、吸入口から風を吸い込み風を流出させる流路を有し、パッケージ搭載面を有する第１基板と、パッケージ搭載面を有し、前記第１基板と平面的に積層して離間して配置された第２基板と、吸気口を有し、前記吸気口を通じて風を吸入するファンと、を備える。

　前記第１基板は、矩形状基板の一辺の一部を前記第１基板の中央方向に凹状に抉るように成形され、前記抉られた端辺の外脇に位置して前記第１基板の表裏方向に風を通過させる通風口を備える。

　前記ファンは、前記吸気口が前記第１基板の前記パッケージ搭載面に沿うと共に平面的に前記端辺に跨るか又は前記端辺の外脇に配置された状態で前記第１基板の前記パッケージ搭載面後方に離間して配置される。前記ファンは、前記端辺の内側に位置する前記第１基板の前記パッケージ搭載面に沿って風を吸入すると共に、前記通風口を通じて前記第２基板の前記パッケージ搭載面に沿って風を吸入する。

　前記車両用電子機器では、風は第１及び第２基板の双方のパッケージ搭載面に沿って流通するため、第１基板及び第２基板に搭載された部品を冷却できる。

　本開示における上記あるいは他の目的、構成、利点は、下記の図面を参照しながら、以下の詳細説明から、より明白となる。図面において、
図１は、本開示の第１実施形態に係る車両用電子機器の一例を示す分解斜視図である。 図２は、デジタル基板上の部品配置例を示す図である。 図３は、組付後の基板配置例を示す横断面図である。 図４は、デジタル基板を裏面側から概略的に示す背面図である。 図５は、基板間フレームを裏面側から概略的に示す背面図である。 図６は、アッセンブリを背面から示す斜視図である。 図７は、背面側からみたインタフェース基板の内部構造を概略的に示す図である。 図８は、遠心ファンユニットの正面図である。 図９は、組付用部品を示す背面斜視図である。 図１０は、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である。 図１１は、車両用電子機器内の風の流れを概略的に示す図である。 図１２は、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を示す図である。 図１３は、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を示す図である。 図１４は、第１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を示す図である。 図１５は、本開示の第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である。 図１６は、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であり。 図１７は、背高の電子部品の基板搭載状態を模式的に示す斜視図である。

　（第１実施形態）
　以下、本開示の第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を最裏部に備える。この背面カバー３の表側に、デジタル基板４、基板間フレーム５、インタフェース基板６、トップフレーム７、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）８、中間押え枠９、タッチパネル１０、外枠１１が、この順でネジ１２を用いて組付けされている。デジタル基板４は、デジタル回路搭載用のプリント配線基板であり、第１基板に相当する。インタフェース基板６は、インタフェース回路搭載用のプリント配線基板であり、第２基板に相当する。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、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。なお、本開示では、表側を前側とも称し、裏側を背面側とも称す。

　表側の外枠１１は矩形枠状に成型される。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（登録商標）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、データ通信モジュール（ＤＣＭ）、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、デジタル基板４及びインタフェース基板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)との電気的接続を可能にする。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、パワーマネージメントＩＣ（ＰＭＩＣ）３０、メインＣＰＵ３１、double-data-rate2 synchronous dynamic random-access memory（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デジタル基板４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、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は背面側からみたインタフェース基板６の内部構造を概略的に示した図であり、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の背面板の裏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）。

　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、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、基板間フレーム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基板間フレーム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、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。

　インタフェース基板６の部品実装面の大きさよりデジタル基板４の部品実装面の大きさ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電源用部品１７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）
　本開示の第２実施形態に係る車両用電子機器１を図１５～図１７を参照して説明する。本実施形態では、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を搭載する。

　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、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）
　本開示は、前述の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。前述の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。しかしながら、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。

Claims (8)

1. 　吸入口（３ｂ）から風を吸い込み風を流出させる流路を有する車両用電子機器（１）であって、
   　パッケージ搭載面を有する第１基板（４）と、
   　パッケージ搭載面を有し、前記第１基板（４）と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、前記吸気口（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前記第１基板（４）の中央方向に凹状に抉るように成形され、前記抉られた端辺（４ｆ）の外脇に位置して前記第１基板（４）の表裏方向に風を通過させる通風口（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）の前記パッケージ搭載面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前記第１基板（４）の前記パッケージ搭載面後方に離間して配置され、
   　前記ファン（２）は、前記端辺（４ｆ）の内側に位置する前記第１基板（４）の前記パッケージ搭載面に沿って風を吸入すると共に、前記通風口（４ａ）を通じて前記第２基板（６）の前記パッケージ搭載面に沿って風を吸入する車両用電子機器。
2. 　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である請求項１記載の車両用電子機器。
3. 　前記ファン（２）は、排気口（２９～３１）を有する遠心吸気ファン（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、
   　前記排気口（２９～３１）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請求項１または２記載の車両用電子機器。
4. 　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請求項１から３の何れか一項に記載の車両用電子機器。
5. 　前記第１基板（４）には、電気的な接続を可能にする複数のコネクタ（１６）が前記第１基板（４）から後方に向けて突出するよう搭載され、
   　前記複数のコネクタ（１６）は、前記第１基板（４）の上端辺に沿って配設されている請求項１から４の何れか一項に記載の車両用電子機器。
6. 　前記第２基板（６）は、前記第１基板（４）の前記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）の裏面および前記通風口（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）をさらに備える請求項１から５の何れか一項に記載の車両用電子機器。
7. 　前記第２基板（６）には電子部品（５０）が搭載され、
   　前記電子部品（５０）は、前記第１基板（４）の矩形状基板の一辺の一部を前記第１基板（４）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請求項１から６の何れか一項に記載の車両用電子機器。
8. 　前記開口（４ａ）は前記通風口（４ａ）を兼ねている請求項７記載の車両用電子機器。

Images