WO2022004183A1

WO2022004183A1 - 電子制御装置

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Publication number: WO2022004183A1
Application number: PCT/JP2021/019180
Authority: WO
Inventors: 劉丞菅原; 英司市川; 英之坂本; 大輔田中; 英達山本; 慶仁渡会; 美波寺西
Original assignee: 日立Astemo株式会社; 株式会社日立製作所
Priority date: 2020-07-01
Filing date: 2021-05-20
Publication date: 2022-01-06
Also published as: JPWO2022004183A1; US20230232589A1; JP7397991B2

Abstract

電子制御装置は、一方側に放熱フィンが形成され他方側に最も発熱量の大きい電子部品が熱的に接触する第１領域と、一方側と他方側に電子部品が熱的に接触する第２領域とを有する筐体を備える。

Description

電子制御装置

　本発明は、電子制御装置に関する。

　近年、自動車に用いられる電子制御装置は、半導体デバイスなどを搭載したプリント基板を内部に有している。自動運転向けのＥＣＵ(Electronic Control Unit)では、自動運転ＬＥＶＥＬが上がるにつれて、多量のデータを高速に通信処理する必要がある。このＥＣＵは、カメラやレーダー等によって得られる画像データや信号データを演算処理し、パワーステアリングやブレーキ等を制御する他のＥＣＵに信号を送る。その場合、自動車の種類や機能差により、情報伝達量などの回路仕様あるいはＳｏＣ(System on Chip)機能要求が異なってくるため、回路基板が大型化しやすい。

　そこで、種々の要求に対応しつつ、回路基板の大型化を抑制するために、ＢｔｏＢ（ＢｏａｒｄｔｏＢｏａｒｄ）コネクタと呼ばれるコネクタによって複数の基板を接続する技術が様々な分野で採用されている。そのような技術の一例として、たとえば特許文献１に記載された技術がある。

特開２０１２－１７５０３２号公報

　一方で、車両用の自動運転向けのＥＣＵが配置される車載空間は限られている。このため、自動車に用いられる電子制御装置には、筐体の小型化と放熱性向上の両立が求められている。特許文献１に記載された技術では、複数の基板を積層して電子制御装置を構成している。このため、電子制御装置の高さ方向の寸法に大きくなってしまう。また、ＳｏＣの処理量によってはＳｏＣの発熱量が多くなるため、自然空冷では足りずにファンを配置する必要がある。特許文献１に記載された技術では、ファンを配置した場合における構造の最適化についても検討の余地が残されている。

　本発明の目的は、小型化と放熱性向上の両立を図ることができる電子制御装置を提供することにある。

　上記課題を解決するために、たとえば、請求の範囲に記載された構成を採用する。
　本願は、上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一つを挙げるならば、一方側に放熱フィンが形成され他方側に最も発熱量の大きい電子部品が熱的に接触する第１領域と、一方側と他方側に電子部品が熱的に接触する第２領域とを有する筐体を備える電子制御装置である。

　本発明によれば、電子制御装置の小型化と放熱性向上の両立を図ることができる。
　上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明によって明らかにされる。

第１実施形態に係る電子制御装置の外観を模式的に示す斜視図である。第１実施形態に係る電子制御装置を上方から見た分解斜視図である。第１実施形態に係る電子制御装置を下方から見た分解斜視図である。第１実施形態に係る電子制御装置の部分断面図である。第２実施形態に係る電子制御装置の要部を示す断面図である。第３実施形態に係る電子制御装置の要部を示す斜視図である。第４実施形態に係る電子制御装置の要部を示す断面図である。第５実施形態に係る電子制御装置を下方から見た分解斜視図である。第５実施形態に係る電子制御装置の要部を示す断面図である。第６実施形態に係る電子制御装置が備える第１の基板の構成を示す下面図である。第６実施形態との比較対象となる第１の基板の構成を示す下面図である。

　以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。本明細書および図面において、実質的に同一の機能または構成を有する要素については、同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

　＜第１実施形態＞
　図１は、第１実施形態に係る電子制御装置の外観を模式的に示す斜視図である。また、図２は、第１実施形態に係る電子制御装置を上方から見た分解斜視図であり、図３は、第１実施形態に係る電子制御装置を下方から見た分解斜視図である。

　図１～図３に示すように、電子制御装置１００は、たとえば自動車に用いられる電子制御装置（ＥＣＵ）である。電子制御装置１００は、筐体１１と、第１の基板２１と、第２の基板２２と、第３の基板２３と、第１のカバー４１と、第２のカバー４２と、ファンカバー５２と、を備えている。第１の基板２１、第２の基板２２および第３の基板２３は、それぞれ配線パターンを有する回路基板（プリント基板）である。第２の基板２２はマザーボードに相当し、第１の基板２１および第３の基板２３は、それぞれドーターボードに相当する。このように、第１の基板２１、第２の基板２２および第３の基板２３を、それぞれ独立した回路基板として分割することにより、自動車の種類や機能差により、いずれか１つまたは２つの基板をフレキシブルに変更して対応することができる。なお、図１および図２では、第２の基板２２と第３の基板２３とを分割した例を示しているが、本発明はこれに限らず、たとえば、第２の基板２２と第３の基板２３とを１つの基板で構成してもよいし、基板の分割数を３つ以上に増やしてもよい。

　また、本実施形態においては、筐体１１から見て第１のカバー４１が配置される側を上側、第２のカバー４２が配置される側を下側として説明するが、上下方向（垂直方向）および左右方向（水平方向）は、電子制御装置１００を車両に搭載するときの、電子制御装置１００の向きによって変わる可能性がある。

　（筐体１１）
　筐体１１は、たとえばアルミニウム、アルミニウム合金などの金属材料で構成されている。このため、筐体１１は、導電性および熱伝導性を有する。筐体１１は、第１領域１１１と、第２領域１１２とを有する。本実施形態においては、一例として、第１領域１１１と第２領域１１２が、筐体１１の長手方向Ｘで区分されている。すなわち、本実施形態においては、筐体１１の長手方向Ｘの略中央部を境に第１領域１１１と第２領域１１２とが区分されている。ただし、第１領域１１１と第２領域１１２を区分する境界は、筐体１１内で任意に設定可能である。また、筐体１１は、第１領域１１１と第２領域１１２の他に、所定の領域を有していてもよい。

　筐体１１の第１領域１１１には放熱フィン６１が形成されている。放熱フィン６１は、第１領域１１１の上面側（一方側）に形成されたプレート型のフィンである。放熱フィン６１は、好ましくは、筐体１１と一体に形成される。筐体１１の外周部には、周壁１２が形成されている。周壁１２は、筐体１１の上面側に形成された第１の周壁１２ａと、筐体１１の下面側に形成された第２の周壁１２ｂとを有する。第１の周壁１２ａは、筐体１１の上面から上側に突出し、第２の周壁１２ｂは、筐体１１の下面から下側に突出している。

　筐体１１には２つの孔１５，１６が形成されている。各々の孔１５，１６は、第１の基板２１と第２の基板２２を、後述するＢｔｏＢコネクタ３２，３３によって電気的に接続するために、ＢｔｏＢコネクタ３２，３３を挿通する孔である。すなわち、各々の孔１５，１６は、コネクタ接続用の孔である。各々の孔１５，１６は、筐体１１を厚み方向（上下方向）に貫通するように形成されている。各々の孔１５，１６は、平面視長方形に形成されている。孔１５と孔１６のうち少なくとも一方の孔は、その孔の長手方向が、第１領域１１１と第２領域１１２の配列方向となるＸ方向と略平行となるように形成されている。本実施形態においては、一例として、孔１５の長手方向が、第１領域１１１と第２領域１１２の配列方向と略平行となっている。

　(第１の基板２１)
　第１の基板２１は、筐体１１の上面側に固定して実装される基板である。第１の基板２１は、筐体１１の第１領域１１１において、放熱フィン６１と隣り合う位置に配置される。第１の基板２１の下面には、図３に示すように、２つの電子部品２５がＢＧＡ(Ball Grid Array)により実装されている。「ＢＧＡにより実装される」とは、「半田ボールを用いて表面実装される」ことを意味する。電子部品２５は、後述する電子部品２６よりも発熱量が小さい（少ない）電子部品である。電子部品２５は、たとえば、画像処理用ＳｏＣ(System on Chip)である。電子部品２５は、図４に示すように、放熱材７２を介して筐体１１の上面に接するように配置される。これにより、電子部品２５は、第２領域１１２の上面側で筐体１１に熱的に接触している。このため、高速通信時に電子部品２５が発生する熱は、放熱材７２を介して筐体１１に伝達される。放熱材７２は、たとえば、放熱グリスによって構成される。なお、熱的に接触とは、２つの対象物または２つの対象部位の間で熱がスムーズに移動可能な接触状態をいう。

　第１の基板２１の下面には、上述した電子部品２５の他に、ＢｔｏＢコネクタ３２のコネクタ半体３２ａと、ＢｔｏＢコネクタ３３のコネクタ半体３３ａとが、それぞれＢＧＡにより実装されている。すなわち、電子部品２５と、ＢｔｏＢコネクタ３２のコネクタ半体３２ａと、ＢｔｏＢコネクタ３３のコネクタ半体３３ａとは、ＢＧＡにより第１の基板２１の同一面に実装されている。コネクタ半体３２ａは、第２の基板２２に実装されたＢｔｏＢコネクタ３２のコネクタ半体３２ｂとオス(ｍａｌｅ)／メス（ｆｅｍａｌｅ）の関係となるコネクタであって、コネクタ半体３２ｂと嵌合可能に構成されている。すなわち、ＢｔｏＢコネクタ３２は、コネクタ半体３２ａとコネクタ半体３２ｂとによって構成される。コネクタ半体３３ａは、第２の基板２２に実装されたＢｔｏＢコネクタ３３のコネクタ半体３３ｂとオス／メスの関係となるコネクタであって、コネクタ半体３３ｂと嵌合可能に構成されている。すなわち、ＢｔｏＢコネクタ３３は、コネクタ半体３３ａとコネクタ半体３３ｂとによって構成される。ＢｔｏＢコネクタ３２およびＢｔｏＢコネクタ３３の各々は、第１の基板２１と第２の基板２２とを電気的に接続する第１のＢｔｏＢコネクタに相当する。さらに、第１の基板２１の下面には複数のコネクタ３４が実装されている。各々のコネクタ３４は、外部と通信するためのコネクタであって、第１のコネクタに相当する。

　（第２の基板２２）
　第２の基板２２は、筐体１１の下面側（他方側）に固定して実装される基板である。第１の基板２１と第２の基板２２とは、各々の基板面に垂直な方向である上下方向に積み重なるように配置されている。そして、第１の基板２１と第２の基板２２との間に、筐体１１の第２領域１１２が介在している。第２の基板２２の上面には、電子部品２４がＢＧＡにより実装されている。電子部品２４は、後述する電子部品２６よりも発熱量が小さい電子部品である。電子部品２４は、たとえばＰＣＩｅＳＷ（ＰＣＩＥｘｐｒｅｓｓＳｗｉｔｃｈ）である。電子部品２４は、図示しない放熱材（たとえば、放熱グリス）を介して筐体１１の下面に接するように配置される。これにより、電子部品２４は、第２領域１１２の下面側（他方側）で筐体１１に熱的に接触している。このため、高速通信時に電子部品２４が発生する熱は、放熱材を介して筐体１１に伝達される。また、第２の基板２２は、基板面に垂直な方向である上下方向で第１の基板２１と対向するように配置されている。このように第１の基板２１と第２の基板２２とを配置することにより、これらの基板を左右方向に並べて配置する場合に比べて、電子制御装置１００全体の左右方向の寸法を小さく抑えることができる。

　第２の基板２２の上面には、上述した電子部品２４の他に、ＢｔｏＢコネクタ３１のコネクタ半体３１ｂと、ＢｔｏＢコネクタ３２のコネクタ半体３２ｂと、ＢｔｏＢコネクタ３３のコネクタ半体３３ｂとが、それぞれＢＧＡにより実装されている。すなわち、電子部品２４と、ＢｔｏＢコネクタ３１のコネクタ半体３１ｂと、ＢｔｏＢコネクタ３２のコネクタ半体３２ｂと、ＢｔｏＢコネクタ３３のコネクタ半体３３ｂとは、ＢＧＡにより第２の基板２２の同一面に実装されている。コネクタ半体３１ｂは、第３の基板２３に実装されたＢｔｏＢコネクタ３１のコネクタ半体３１ａとオス／メスの関係となるコネクタであって、コネクタ半体３１ａと嵌合可能に構成されている。すなわち、ＢｔｏＢコネクタ３１は、コネクタ半体３１ａとコネクタ半体３１ｂとによって構成される。ＢｔｏＢコネクタ３１は、第２の基板２２と第３の基板２３とを電気的に接続する第２のＢｔｏＢコネクタに相当する。ＢｔｏＢコネクタ３１を構成するコネクタ半体３１ａおよびコネクタ半体３１ｂのうち、コネクタ半体３１ａは、第３の基板２３の電子部品２６が実装された面、すなわち第３の基板２３の上面に設けられ、コネクタ半体３１ｂは、第２の基板２２の電子部品２４が実装された面、すなわち第２の基板２２の上面に設けられている。これにより、第２の基板２２における電子部品２４の実装面と、第３の基板２３における電子部品２６の実装面とを、同じ向きに揃えた状態で、第２の基板２２と第３の基板２３とをＢｔｏＢコネクタ３１によって接続することができる。一方、コネクタ半体３２ｂは、電子制御装置１００を組み立てる場合に、コネクタ半体３２ａと嵌合される。コネクタ半体３３ｂは、電子制御装置１００を組み立てる場合に、コネクタ半体３３ａと嵌合される。さらに、第２の基板２２の下面には複数のコネクタ３５が実装されている。各々のコネクタ３５は、外部と通信するためのコネクタであって、第２のコネクタに相当する。ここで、第１の基板２１に設けられたコネクタ３４と、第２の基板２２に設けられたコネクタ３５とは、筐体１１の短手方向Ｙにおいて、筐体１１の側面の同一側に配置されている。このようにコネクタ３４とコネクタ３５とを配置することにより、各々のコネクタ３４，３５とオス／メスの関係となるコネクタ（図示せず）の接続方向（嵌合方向）を同じ方向に揃えることができる。

　（第３の基板２３）
　第３の基板２３は、第２の基板２２と同一平面上に配置されている。第３の基板２３は、放熱フィン６１が形成されている領域上に設けられている。第３の基板２３は、第２の基板２２と共に、筐体１１の下面側に実装される。第３の基板２３の上面には、電子部品２６がＢＧＡにより実装されている。電子部品２６は、第１の基板２１、第２の基板２２および第３の基板２３に実装される電子部品のなかで最も発熱量が大きい（多い）電子部品である。電子部品２６は、たとえばアクセラレータ（アクセラレータ用ＳｏＣ）である。電子部品２６は、表面実装型のパッケージ（たとえば、ＢＧＡパッケージ）によって構成されている。電子部品２６は、図示しない放熱材（たとえば、放熱グリス）を介して筐体１１の下面に接するように配置される。これにより、電子部品２６は、第１領域１１１の下面側（他方側）で筐体１１に熱的に接触している。このため、高速通信時に電子部品２６が発生する熱は、放熱材を介して筐体１１に伝達される。

　第３の基板２３の上面には、上述した電子部品２６の他に、ＢｔｏＢコネクタ３１のコネクタ半体３１ａがＢＧＡにより実装されている。すなわち、電子部品２６とＢｔｏＢコネクタ３１のコネクタ半体３１ａとは、ＢＧＡにより第３の基板２３の同一面に実装されている。コネクタ半体３１ａは、上述したコネクタ半体３１ｂに対して水平方向から嵌合している。これにより、第２の基板２２と第３の基板２３とは、ＢｔｏＢコネクタ３１によって水平に接続されている。

　（第１のカバー４１）
　第１のカバー４１は、上下方向において、筐体１１の上面側（一方側）の開口を覆うように設けられたカバーである。第１のカバー４１は、第１の基板２１を外部から覆い隠すように取り付けられる。第１のカバー４１の下面は、第１の基板２１の上面に対向して配置され、筐体１１の上面は、第１の基板２１の下面に対向して配置される。このため、第１の基板２１は、上下方向において、筐体１１と第１のカバー４１とによって形成される空間内に配置される。第１のカバー４１は、第１の基板２１の全域を遮蔽できるように、第１の基板２１の外形寸法よりも大きな寸法で平面視四角形に形成されている。第１のカバー４１は、たとえば鉄合金などの金属材料、より具体的にはメッキ鋼板などによって構成されている。電子制御装置１００に第１のカバー４１を設けることにより、電子制御装置１００の外部から内部への塵埃等の侵入を第１のカバー４１によって阻止し、コンタミネーションの発生を抑制することができる。また、第１の基板２１を第１のカバー４１で覆うことにより、第１の基板２１に対する外部からの接触を第１のカバー４１で阻止し、第１の基板２１を外傷等から保護することができる。

　（第２のカバー４２）
　第２のカバー４２は、上下方向において、筐体１１の他方側（下面側）の開口を覆うように設けられたカバーである。第２のカバー４２は、第２の基板２２および第３の基板２３を覆い隠すように取り付けられる。第２のカバー４２の上面は、第２の基板２２および第３の基板２３の下面に対向して配置され、筐体１１の下面は、第２の基板２２および第３の基板２３の上面に対向して配置される。このため、第２の基板２２および第３の基板２３は、上下方向において、筐体１１と第２のカバー４２とによって形成される空間内に配置される。第２のカバー４２は、第２の基板２２および第３の基板２３の全域を遮蔽できるように、第２の基板２２および第３の基板２３の最外周部の寸法よりも大きな寸法で平面視四角形に形成されている。第２のカバー４２は、たとえば鉄合金などの金属材料、より具体的にはメッキ鋼板などによって構成されている。電子制御装置１００に第２のカバー４２を設けることにより、電子制御装置１００の外部から内部への塵埃等の侵入を第２のカバー４２によって阻止し、コンタミネーションの発生を抑制することができる。また、第２の基板２２および第３の基板２３を第２のカバー４２で覆うことにより、第２の基板２２および第３の基板２３に対する外部からの接触を第２のカバー４２で阻止し、第２の基板２２および第３の基板２３を外傷等から保護することができる。

　（ファンカバー５２）
　ファンカバー５２は、放熱フィン６１を覆うように設けられたカバーである。ファンカバー５２には、３つの開口部５２ａが形成されている。３つの開口部５２ａは、通風用の開口部であって、３つのファン５１に対応して形成されている。ファン５１は、強制空冷用のファンである。ファン５１の数は必要に応じて変更可能である。また、ファン５１は必要に応じて設けてもよく、ファンカバー５２も必要に応じて設けてもよい。開口部５２ａは、ファン５１を駆動した場合に、電子制御装置１００の外部からファン５１へと空気を取り込むための吸気口となる。ファン５１は、筐体１１の第１領域１１１のフィン側（上面側）に設けられている。具体的には、第１領域１１１の上面側の中間部は、フィン構造を有しない凹溝に形成され、この凹溝に３つのファン５１が一列に並べて配置される。これにより、放熱フィン６１の中央部にファン５１が配置される。ファンカバー５２は、第１のカバー４１と共に、筐体１１の上面側に取り付けられる。ファンカバー５２は、第１のカバー４１と隣り合わせに配置される。ファンカバー５２は、放熱フィン６１の大きさに合わせた寸法で平面視四角形に形成されている。ファンカバー５２は、金属材料によって構成されている。

　ファンカバー５２を筐体１１の上面側に取り付けて、３つのファン５１を駆動すると、各々の開口部５２ａからファン５１へと空気が吸い込まれると共に、吸い込まれた空気がファン５１の送風機能によって放熱フィン６１へと流れ込む。これにより、放熱フィン６１に沿って空気流が形成される。このため、放熱フィン６１全体を冷却することができる。また、高速通信時に電子部品２５が発生する熱は、筐体１１の放熱フィン６１へと伝導される。このため、放熱フィン６１をファン５１によって空冷することにより、電子部品２５が発生する熱を筐体１１の外部に効率よく逃がすことができる。また、高速通信時に電子部品２６が発生する熱も筐体１１の放熱フィン６１へと伝導されるため、放熱フィン６１をファン５１によって空冷することにより、電子部品２６が発生する熱を筐体１１の外部に効率よく逃がすことができる。

　上記構成からなる電子制御装置１００は、たとえば、次のような手順で組み立てられる。
　まず、第２の基板２２に実装されたコネクタ半体３１ｂと第３の基板２３に実装されたコネクタ半体３１ａとを嵌合させる。これにより、第２の基板２２と第３の基板２３とは、ＢｔｏＢコネクタ３１によって水平に接続される。このため、第２の基板２２と第３の基板２３との間では、ＢｔｏＢコネクタ３１を通して、多量のデータを高速で通信することが可能となる。

　次に、筐体１１の下面側に、第２の基板２２および第３の基板２３を取り付ける。このとき、第２の基板２２に実装されているコネクタ半体３２ｂ，３３ｂをそれぞれに対応する孔１５，１６の内側に配置する。そして、第２の基板２２と筐体１１とをネジ７１（図１参照）で締結する。
　次に、筐体１１の下面側に、第２の基板２２および第３の基板２３を覆うように第２のカバー４２を取り付ける。このとき、第２のカバー４２とコネクタ３５との隙間、および、第２のカバー４２と筐体１１との隙間を、それぞれ防水材９１（図１参照）によって埋める。この防水材９１を備えることにより、電子制御装置１００の外部から内部への水の侵入を防止し、電子制御装置１００内の基板２１～２３を保護することができる。

　次に、筐体１１の上面側に、３つのファン５１を取り付ける。
　次に、筐体１１の上面側に、放熱フィン６１を覆うようにファンカバー５２を取り付ける。

　次に、筐体１１の上面側に、第１の基板２１を取り付ける。このとき、第１の基板２１に実装されているコネクタ半体３２ａ，３３ａをそれぞれに対応する孔１５，１６の内側に配置する。そして、第１の基板２１と筐体１１とをネジ７１（図１参照）で締結する。また、コネクタ半体３２ａをコネクタ半体３２ｂに嵌合させると共に、コネクタ半体３３ａをコネクタ半体３３ｂに嵌合させる。これにより、第１の基板２１と第２の基板２２とは、ＢｔｏＢコネクタ３２とＢｔｏＢコネクタ３３とによって垂直に接続される。また、ＢｔｏＢコネクタ３３を構成するコネクタ半体３３ａ，３３ｂは、孔１６の空間内に配置され、この空間内でコネクタ半体３３ａ，３３ｂ同士が接続される。また、図示はしないが、ＢｔｏＢコネクタ３２を構成するコネクタ半体３２ａ，３２ｂは、孔１５の空間内に配置され、この空間内でコネクタ半体３２ａ，３２ｂ同士が接続される。
　このように、第１の基板２１と第２の基板２２とを、ＢｔｏＢコネクタ３２とＢｔｏＢコネクタ３３とによって接続することにより、第１の基板２１と第２の基板２２との間で、ＢｔｏＢコネクタ３２とＢｔｏＢコネクタ３３とを通して、多量のデータを高速で通信することが可能となる。

　次に、筐体１１の上面側に、第１の基板２１を覆うように第１のカバー４１を取り付ける。このとき、第１のカバー４１とコネクタ３４との隙間、および、第１のカバー４１と筐体１１との隙間を、それぞれ防水材９１（図１参照）によって埋める。防水材９１を設ける理由は、上述したとおりである。
　以上で、電子制御装置１００の組み立てが完了する。
　なお、電子制御装置１００の組み立て手順は、上述した手順に限らず、適宜、変更可能である。

　（第１実施形態の効果）
　上述した第１実施形態においては、一方側となる上面側に放熱フィン６１が形成され、他方側となる下面側に最も発熱量の大きい電子部品２６が熱的に接触する第１領域１１１と、上面側と下面側に電子部品２４，２５が熱的に接触する第２領域１１２とを有する筐体を備えている。これにより、最も発熱量の大きい電子部品２６が発生する熱を、放熱フィン６１を用いて優先的に逃がすことができる。また、電子部品２６ほど発熱量が大きくない電子部品２４および電子部品２５のうち、電子部品２４を筐体１１の下面側に熱的に接触させ、かつ、電子部品２５を筐体１１の上面側に熱的に接触させることにより、各々の電子部品２４，２５が発生する熱を筐体１１に逃がすことができる。
　したがって、第１実施形態によれば、筐体１１全体が横方向に広がることを抑制することができる。また、縦方向に関しては、筐体１１の第１領域１１１の上面側は基板が積層して実装されない単層領域とし、その第１領域１１１の上面側に放熱フィン６１を形成する一方、その裏側となる第１領域１１１の下面側には放熱量の大きい電子部品２６を熱的に接触させて電子部品２６の放熱を実施している。また、筐体１１の第２領域１１２は、第１の基板２１と第２の基板２２とが積層して実装される積層領域となっており、その第２領域１１２に電子部品２４，２５を集約して配置している。このため、電子制御装置１００を小型化しつつ効率の良い放熱を実現することができる。その結果、電子制御装置１００の小型化と放熱性向上の両立を図ることができる。

　また、第１実施形態においては、筐体１１の第２領域１１２の上面側に第１の基板２１を実装し、その反対側となる第２領域１１２の下面側に第２の基板２２を実装している。これにより、第１の基板２１と第２の基板２２とをＢｔｏＢコネクタ３２，３３で接続する場合、各々の基板２１，２２の厚み寸法のばらつきをＢｔｏＢコネクタ３２，３３の接続部分で吸収することができる。これにより、第１の基板２１と第２の基板２２とをＢｔｏＢコネクタ３２，３３で接続する場合の接続公差から、各々の基板２１，２２の厚み寸法のばらつき分を取り除くことができる。したがって、第１の基板２１と第２の基板２２との間のクリアランスを狭くすることが可能となり、高さ方向（上下方向）で電子制御装置１００を小型化することが可能となる。さらに、第１実施形態においては、第１の基板２１が筐体１１の上面側に固定され、第２の基板２２が筐体１１の下面側に固定されている。これにより、筐体１１に対する第１の基板２１の位置ずれが抑制されると共に、筐体１１に対する第２の基板２２の位置ずれが抑制される。このため、第２領域１１２と電子部品２５との熱的な接触状態、および、第２領域１１２と電子部品２４との熱的な接触状態を、確実に保持することができる。

　また、第１実施形態においては、アクセラレータである電子部品２６、および、ＢｔｏＢコネクタ３１のコネクタ半体３１ａは、ＢＧＡにより第３の基板２３の同一面（上面）に実装されている。また、ＰＣＩｅＳＷである電子部品２４、ＢｔｏＢコネクタ３１のコネクタ半体３１ｂ、ＢｔｏＢコネクタ３２のコネクタ半体３２ｂ、および、ＢｔｏＢコネクタ３３のコネクタ半体３３ｂは、ＢＧＡにより第２の基板２２の同一面（上面）に実装されている。また、画像処理用ＳｏＣである電子部品２５、ＢｔｏＢコネクタ３２のコネクタ半体３２ａ、および、ＢｔｏＢコネクタ３３のコネクタ半体３３ａは、ＢＧＡにより第１の基板２１の同一面（下面）に実装されている。このように、ＢＧＡによって実装する部品（２４，２５，２６，３１，３２，３３）の各実装面が、すべて筐体１１側となるように、各々の部品を基板に実装することにより、各基板において、ＢＧＡにより実装する部品を一面側に集約することが可能となる。このため、ＢＧＡにより基板に実装される各々の部品をはんだリフロー方式で基板に接合するときに、基板を反転させる必要がなくなる。よって、はんだリフロー時に部品が基板から剥がれることを抑制し、歩留まりを向上させることができる。

　また、第１実施形態においては、第３の基板２３に実装された電子部品２６がアクセラレータであり、第１の基板２１に実装された電子部品２５が画像処理用ＳｏＣ２５であり、第２の基板２２に実装された電子部品２４がＰＣＩｅＳＷである。これにより、アクセラレータである電子部品２６が発生する熱を素早く放熱フィン６１に伝えることができる。また、画像処理用ＳｏＣである電子部品２５、および、ＰＣＩｅＳＷである電子部品２４が発生する熱を、それぞれ筐体１１を通して放熱フィン６１へと伝えることができる。

　また、第１実施形態においては、ＢｔｏＢコネクタ３２を挿通するための孔１５の長手方向が、第１領域１１１と第２領域１１２の配列方向であるＸ方向と略平行となっている。ここで、孔１５の内部には空気が存在する。空気の熱伝達率は、筐体１１を構成する金属材料（実体部分）の熱伝達率よりも大幅に低くなる。このため、孔１５の長手方向がＸ方向と垂直になっていると、第１領域１１１と第２領域１１２との間で熱伝達に寄与する筐体１１の実体寸法が狭くなる。これに対し、孔１５の長手方向がＸ方向と略平行となっている場合は、第１領域１１１と第２領域１１２との間で熱伝達に寄与する筐体１１の実体寸法を広く確保することができる。このため、筐体１１に孔１５を形成する場合に、孔１５の存在による熱移動の抵抗を抑制することが可能となる。

　＜第２実施形態＞
　続いて、第２実施形態について説明する。
　図５は、第２実施形態に係る電子制御装置の要部を示す断面図である。
　図５に示すように、筐体１１の第２領域１１２の上面には凹部１７が形成されている。凹部１７は、筐体１１に第１の基板２１を取り付けた場合に、電子部品２５が配置される位置に形成されている。凹部１７は、図２に示すように、電子部品２５の外形に沿うように長方形に形成されている。凹部１７の深さ寸法は、電子部品２５の高さ寸法に応じて設定されている。そして、電子部品２５は、凹部１７に配置されている。また、上述した凹部１７と電子部品２５との関係と同様に、筐体１１の第１領域１１１の下面には凹部１７（図３参照）が形成され、この凹部１７に電子部品２６が配置される。また、筐体１１の第２領域１１２の下面にも凹部（図示せず）が形成され、この凹部に電子部品２４が配置されている。このように、各々の電子部品２４，２５，２６を、それぞれに対応する筐体１１の凹部に配置した構成を採用することにより、筐体１１の厚み寸法、ひいては電子制御装置１００の高さ寸法を小さく抑えることができる。

　また、図５に示すように、凹部１７と電子部品２５との間に形成される隙間に放熱材７２を充填した構成を採用することにより、上記の図４に示す構成と比べて、電子部品２５と筐体１１との熱的な接触面積が広くなる。このため、電子部品２５で発生した熱を、より高い効率で筐体１１に伝えることができる。したがって、更なる放熱効果の向上を図ることができる。このような効果は、図示しない凹部と電子部品２４との隙間に放熱材を充填した場合、あるいは、凹部１７と電子部品２６との隙間に放熱材を充填した場合にも得られる。

　＜第３実施形態＞
　続いて、第３実施形態について説明する。
　図６は、第３実施形態に係る電子制御装置の要部を示す斜視図である。
　図６に示すように、各々のファン５１は、放熱フィン６１の端部に配置されている。また、各々のファン５１は、筐体１１の短手方向Ｙの端部に配置されている。筐体１１の短手方向Ｙは、放熱フィン６１の長手方向に平行な方向となっている。ファン５１が配置される放熱フィン６１の端部は、放熱フィン６１をファン５１からの送風によって空冷する場合に、空冷用の空気が流れる方向の上流端となっている。このように、放熱フィン６１の端部にファン５１を配置した場合は、上記図２に示すように放熱フィン６１の中央部にファン５１を配置する場合に比べて、次のような有利な効果が得られる。

　まず、放熱フィン６１の中央部にファン５１を配置した場合は、ファン５１を中心に一方と他方に放熱フィン６１が配置される。このため、ファン５１によって送り出される空気は、一方の放熱フィン６１と他方の放熱フィン６１とに分かれて流れる。したがって、筐体１１の第１領域１１１の上面側で、放熱フィン６１を流れる空気の方向は、二方向になる。また、放熱フィン６１を流れる空気は、放熱フィン６１から放出される熱を含んだ風、すなわち熱風となり、この熱風が筐体１１の短手方向の両側から排出される。そして、筐体１１から排出される熱風は、車両に搭載される他の電子制御装置に悪影響を及ぼすおそれがある。したがって、放熱フィン６１の中央部にファン５１を配置した場合は、筐体１１の短手方向の両側から排出される熱風の影響を考慮して、他の電子制御装置の搭載位置を決める必要があるといったレイアウト上の制約が生じる。

　これに対し、放熱フィン６１の端部にファン５１を配置した場合は、ファン５１によって放熱フィン６１を流れる空気の方向が一方向になる。このため、放熱フィン６１から放出される熱を含んだ風（熱風）は、筐体１１の短手方向の片側のみから排出される。したがって、放熱フィン６１の端部にファン５１を配置した場合は、筐体１１の短手方向の片側から排出される熱風の影響のみを考慮して、他の電子制御装置の搭載位置を決めることができる。よって、車両に複数の電子制御装置を搭載する場合に、レイアウトの自由度を高めることが可能となる。

　また、上述した電子部品２４，２５，２６の他に、発熱が顕著な電子部品（図示せず）が存在する場合は、この電子部品が発生する熱を放熱フィン６１に伝えるために、放熱フィン６１が形成されている領域に凹部（図示せず）を形成し、この凹部内に当該電子部品を配置してもよい。これにより、電子部品が発生する熱を効率よく放熱フィン６１に伝えて外部に逃がすことができる。また、放熱フィン６１の形成領域に凹部を形成する場合は、電子部品の配置に応じて放熱フィン６１の形状や向きを変更することにより、電子部品を配置可能な凹部を放熱フィン６１の形成領域に確保することができる。

　＜第４実施形態＞
　続いて、第４実施形態について説明する。
　図７は、第４実施形態に係る電子制御装置の要部を示す断面図である。
　図７に示すように、第４実施形態に係る電子制御装置は、ヒートパイプ８５を備えている。ヒートパイプ８５は、電子部品２５が発生する熱を作動液によって移動させるものである。ヒートパイプ８５による熱の移動速度は、筐体１１を構成している金属材料による熱の移動速度よりも速い。ヒートパイプ８５の一端部８５ａは、放熱材７２を介して電子部品２５に熱的に接触している。ヒートパイプ８５の他端部８５ｂは、放熱フィン６１に熱的かつ物理的に接触している。また、ヒートパイプ８５の他端部８５ｂは、放熱フィン６１の形成領域で筐体１１に設けられた貫通孔１１５に挿入（嵌合）されている。

　第４実施形態においては、電子部品２５と放熱フィン６１とに熱的に接触するヒートパイプ８５を備えているため、電子部品２５が発生する熱を速い移動速度で放熱フィン６１に伝えることができる。また、放熱フィン６１の形成領域に貫通孔１１５を設け、この貫通孔１１５にヒートパイプ８５を通すことで、ヒートパイプ８５を放熱フィン６１に熱的に接触させている。このため、放熱フィン６１およびヒートパイプ８５をファン５１によって直接、空冷することにより、電子部品２５で発生する熱を効率よく外部に放出させることができる。このような効果は、電子部品２４と放熱フィン６１とに熱的に接触するヒートパイプを設けた場合、あるいは電子部品２６と放熱フィン６１とに熱的に接触するヒートパイプを設けた場合にも得られる。

　＜第５実施形態＞
　続いて、第５実施形態について説明する。
　図８は、第５実施形態に係る電子制御装置を下方から見た分解斜視図であり、図９は、第５実施形態に係る電子制御装置の要部を示す断面図である。なお、図８においては、第２の基板２２、第３の基板２３および第２のカバー４２の表記を省略している。
　図８および図９に示すように、第５実施形態に係る電子制御装置では、ファンカバー５２が熱伝導性の高い金属材料で構成されると共に、ファンカバー５２にフィン５２ｂが一体に形成されている。フィン５２ｂは、ファンカバー５２の上面側に形成されたプレート型のフィンであって、自然対流によって熱を放出させる。ただし、フィン５２ｂは、プレート型のフィンに限らず、ピン型のフィンであってもよい。ファンカバー５２は、たとえば、熱伝導性を有する樹脂、あるいは放熱グリスなどの接合材８２により、放熱フィン６１に接合されている。接合材８２は、放熱フィン６１の突端面およびファンカバー５２の下面のうち、少なくともいずれか一方の面に塗布されることにより、放熱フィン６１とファンカバー５２との間に設けられる。これにより、筐体１１における放熱フィン６１の形成領域は、接合材８２を介してファンカバー５２に熱的に接触した状態になる。

　第５実施形態においては、ファンカバー５２にフィン５２ｂを形成しているため、各々の電子部品２４，２５，２６から放熱フィン６１へと伝えられる熱を、放熱フィン６１から放出させるだけでなく、ファンカバー５２のフィン５２ｂからも放出させることができる。このため、各々の電子部品２４，２５，２６で発生する熱を効率よく外部に逃がすことができる。

　＜第６実施形態＞
　続いて、第６実施形態について説明する。
　図１０は、第６実施形態に係る電子制御装置が備える第１の基板の構成を示す下面図であり、図１１は、第６実施形態との比較対象となる第１の基板の構成を示す下面図である。
　図１０において、第１の基板２１の下面に実装された２つの電子部品２５は、互いの位置がＹ方向で重なり合わないよう、Ｙ方向に位置をずらして配置されている。換言すると、２つの電子部品２５は、Ｘ方向に対して並列に配置されている。一方、図１１において、２つの電子部品２５は、互いの位置がＹ方向で重なり合うよう、Ｙ方向で同じ位置に配置されている。換言すると、２つの電子部品２５は、Ｘ方向に対して直列に配置されている。

　ここで、Ｘ方向は、前述したとおり、筐体１１の長手方向であり、第１領域１１１と第２領域１１２の配列方向でもある。また、第１領域１１１の上面側には放熱フィン６１が形成され、第２領域１１２の上面側には各々の電子部品２５が熱的に接触している。このため、各々の電子部品２５から筐体１１へと伝えられた熱は、第２領域１１２から第１領域１１１に向かって移動する。

　その際、図１１に示すように、第１の基板２１の面内で２つの電子部品２５の位置がＹ方向で重なり合っていると、一方の電子部品２５から筐体１１に伝えられた熱が第２領域１１２から第１領域１１１に向かって移動する移動経路Ｒ１と、他方の電子部品２５から筐体１１に伝えられた熱が第２領域１１２から第１領域１１１に向かって移動する移動経路Ｒ２とが合流（干渉）し、熱の移動がスムーズに行われなくなる。これに対し、第６実施形態においては、図１０に示すように、第１の基板２１の面内で２つの電子部品２５の位置がＹ方向で重なり合わないよう、それらの電子部品２５を並列に配置している。このため、一方の電子部品２５から筐体１１に伝えられた熱が第２領域１１２から第１領域１１１に向かって移動する移動経路Ｒ１と、他方の電子部品２５から筐体１１に伝えられた熱が第２領域１１２から第１領域１１１に向かって移動する移動経路Ｒ２とが、Ｘ方向の途中で合流（干渉）することなく、放熱フィン６１へと伝えられる。このため、各々の電子部品２５で発生した熱を、移動経路Ｒ１，Ｒ２を通して放熱フィン６１に素早く伝えることができる。

　なお、第６実施形態においては、第１の基板２１に実装された２つの電子部品２５の配置について説明したが、本発明はこれに限らず、第１の基板２１に実装される２つの電子部品２５、第２の基板２２に実装される電子部品２４、および、第３の基板２３に実装される電子部品２６の配置についても、上記同様にＹ方向に位置をずらして並列に配置してもよい。また、並列に配置する電子部品の個数は２つに限らず、３つ以上であってもよい。

　＜変形例等＞
　本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例を含む。たとえば、上述した実施形態では、本発明の内容を理解しやすいように詳細に説明しているが、本発明は、上述した実施形態で説明したすべての構成を必ずしも備えるものに限定されない。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る。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、これを削除し、または他の構成を追加し、あるいは他の構成に置換することも可能である。

　たとえば、上述した実施形態においては、自動車に用いられる電子制御装置（車両用の電子制御装置）を例に挙げて説明したが、本発明に係る電子制御装置は、自動車以外の用途で使用してもかまわない。

　１１…筐体、１５，１６…孔、２１…第１の基板、２２…第２の基板、２３…第３の基板、２４…電子部品（ＰＣＩｅＳＷ）、２５…電子部品（画像処理用ＳｏＣ）、２６…電子部品（アクセラレータ）、３１…ＢｔｏＢコネクタ（第２のＢｔｏＢコネクタ）、３２，３３…ＢｔｏＢコネクタ（第１のＢｔｏＢコネクタ）、４１…第１のカバー、４２…第２のカバー、５１…ファン、５２…ファンカバー、５２ｂ…フィン、８５…ヒートパイプ、９１…防水材、１００…電子制御装置、１１１…第１領域、１１２…第２領域

Claims

　一方側に放熱フィンが形成され他方側に最も発熱量の大きい電子部品が熱的に接触する第１領域と、一方側と他方側に電子部品が熱的に接触する第２領域とを有する筐体を備える電子制御装置。
　前記第２領域の一方側に熱的に接触する電子部品が実装される第１の基板と、
　前記第２領域の他方側に熱的に接触する電子部品が実装される第２の基板と、を備え、
　前記第１の基板は前記筐体の一方側に固定され、前記第２の基板は前記筐体の他方側に固定されている請求項１に記載の電子制御装置。
　前記第１の基板と前記第２の基板とを接続する第１のＢｔｏＢコネクタを備え、
　前記筐体は、前記第１のＢｔｏＢコネクタを挿通するための孔が形成されており、
　前記孔の長手方向が、前記第１領域と第２領域の配列方向に略平行となるように形成されている請求項２に記載の電子制御装置。
　前記最も発熱量の大きい電子部品が実装される第３の基板と、
　前記第２の基板と第３の基板とを接続する第２のＢｔｏＢコネクタと、を備え、
　前記第２のＢｔｏＢコネクタは、前記第３の基板の前記最も発熱量の大きい電子部品が実装された面と、前記第２の基板の前記電子部品が実装された面に設けられている請求項３に記載の電子制御装置。
　前記第３の基板に実装された前記最も発熱量の大きい電子部品はアクセラレータであり、
　前記第１の基板に実装された前記電子部品は画像処理用ＳｏＣであり、
　前記第２の基板に実装された前記電子部品はＰＣＩｅＳＷである請求項４に記載の電子制御装置。
　前記アクセラレータと前記第２のＢｔｏＢコネクタはＢＧＡにより前記第３の基板の同一面に実装されており、
　前記ＰＣＩｅＳＷと前記第２のＢｔｏＢコネクタと前記第１のＢｔｏＢコネクタはＢＧＡにより前記第２の基板の同一面に実装されており、
　前記画像処理用ＳｏＣと前記第１のＢｔｏＢコネクタはＢＧＡにより前記第１の基板の同一面に実装されている請求項５に記載の電子制御装置。
　前記第１領域のフィン側に設けられた空冷用のファンと、
　前記放熱フィンを覆うように設けられたファンカバーと、を備える請求項６に記載の電子制御装置。
　前記第１の基板に設けられた第１のコネクタと、前記第２の基板に設けられた第２のコネクタとは、前記筐体の側面の同一側に配置されている請求項７に記載の電子制御装置。
　前記筐体の一方側の開口を覆うように設けられた第１のカバーと、
　前記筐体の他方側の開口を覆うように設けられた第２のカバーと、を備え、
　前記第１の基板は、前記筐体と前記第１のカバーとによって形成される空間内に配置されており、
　前記第２の基板と前記第３の基板は、前記筐体と前記第２のカバーとによって形成される空間内に配置されており、
　前記筐体、前記第１のカバー、前記第２のカバー、前記第１のコネクタ、および前記第２のコネクタの隙間を埋める防水材を備える請求項８に記載の電子制御装置。
　前記筐体は、凹部を有し、
　前記電子部品は、前記凹部に配置されている、請求項１または４に記載の電子制御装置。
　前記凹部と前記電子部品との間に形成される隙間に放熱材が充填されている、請求項１０に記載の電子制御装置。
　前記放熱フィンの端部に前記ファンを備える請求項７に記載の電子制御装置。
　前記電子部品と前記放熱フィンとに熱的に接触するヒートパイプを備える、請求項１または４に記載の電子制御装置。
　前記ファンカバーにフィンが形成されている、請求項７に記載の電子制御装置。
　前記第１の基板には、少なくとも２つの前記電子部品が実装されており、
　前記少なくとも２つの前記電子部品は、前記第１領域と前記第２領域の配列方向に対して並列に配置されている、請求項２に記載の電子制御装置。