説明

自動車用電子制御装置

【課題】自動車用電子制御装置の放熱性を向上させる。
【解決手段】発熱素子HEが実装された回路基板20と、回路基板20を内部に収容する筐体30と、を含んで構成される自動車用電子制御装置10において、筐体30を構成する本体32及び蓋34の内面及び外面のうち少なくとも片面に、熱の吸収及び放射を促進する絶縁材料の塗布又は電着等,アルマイト処理などの表面処理を施す。また、回路基板20を収容する本体32の開口を閉塞する蓋34の内面に、回路基板20の発熱素子HEに近接するように、発熱素子HEへと向かって延びる突出部34Aを形成する。そして、突出部34Aを介して、発熱素子HEで発生した熱を蓋34へと伝熱し、その外面から大気中へと放熱させる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、自動車に搭載される電子制御装置に関する。
【背景技術】
【0002】
自動車に搭載される電子制御装置は、金属製の筐体と、筐体内部に収容される回路基板と、を含んで構成される。回路基板には、半導体スイッチング素子などの発熱素子が実装されているため、発熱素子で発生した熱を、例えば、サーマルビア及び伝熱性接着剤を介して回路基板の反対側に位置する筐体へと移動させ、筐体の外面から大気中へと放熱する放熱構造が採用されている。そして、発熱素子から筐体への熱移動、筐体から大気中への放熱を良好ならしめるため、特開2004−304200号公報(特許文献1)に記載されるように、筐体表面に表面処理を施す技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2004−304200号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、従来の提案技術では、筐体表面に施した表面処理で、発熱素子からの放射熱を吸収する構造であったため、発熱素子と筐体表面とが離れていると、発熱素子から筐体への熱移動が十分行われないおそれがあった。
【0005】
そこで、本発明は従来技術の問題点に鑑み、発熱素子から筐体への熱伝達構造を見直すことで、放熱性を向上させた自動車用電子制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
このため、本発明では、電子部品を実装する回路基板と、回路基板を内部に収容する金属製の筐体と、を備えた自動車用電子制御装置において、筐体の内面及び外面のうち少なくとも片面に、熱の吸収及び放射を促進する表面処理を施す。また、筐体の内面に、回路基板の発熱部位に近接するように、発熱部位へと向かって延びる突出部を形成する。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、回路基板の発熱部位で発生した熱は、突出部を介して筐体へと伝達される。このとき、突出部が発熱部位に近接しているため、発熱部位で発生した熱を筐体へと効果的に伝達することができる。そして、筐体へと伝達された熱は、その外面から大気中へと放熱される。ここで、突出部を含む筐体の内面に表面処理を施しておけば、発熱部位で発熱した熱の吸収を促進することができる。一方、筐体の外面に表面処理を施しておけば、その外面から大気中への放熱効果を高めることができる。このため、自動車用電子制御装置の放熱性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】自動車用電子制御装置の一例を示す斜視図である。
【図2】図1におけるA−A断面図である。
【図3】突出部の第1変形例を示す要部断面図である。
【図4】突出部の第2変形例を示す要部断面図である。
【図5】突出部の第3変形例を示す要部断面図である。
【図6】発熱素子の他の実装方法を示す要部断面図である。
【図7】本体の変形例を示す要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、添付された図面を参照して本発明を詳述する。
【0010】
図1は、自動車用電子制御装置(以下「電子制御装置」という)の一例を示す。
【0011】
電子制御装置10は、電子部品としての発熱素子HEが少なくとも表面に実装された回路基板20と、回路基板20を内部に収容する筐体30と、を含んで構成される。筐体30は、回路基板20を収容するための凹部32Aが陥凹形成された本体32と、本体32の開口を閉塞する蓋34と、を含んで構成される。本体32及び蓋34は、夫々、アルミニウム(Al),マグネシウム(Mg),鉄(Fe)などを主成分とする合金からなり、金型を用いた鋳造,プレス又は切削加工などにより製造される。
【0012】
本体32は、平面視で略角丸四角形の外形を有し、その一面から反対側に位置する他面に向けて、回路基板20を収容するための凹部32Aが陥凹形成される。本体32の四隅には、締結部材の一例としてのネジ40を用いて、蓋34を締結するための雌ネジ32Bが形成される。また、本体32の凹部32Aには、図2に示すように、締結部材の一例としてのネジ50を用いて、回路基板20を支持しつつ固定するために、先端に雌ネジが形成されたボス(台座)32Cが複数立設される。さらに、本体32の凹部32Aの周囲には、蓋34との間のシールを確保する目的で、例えば、Oリング,シリコーン,接着剤などの弾性部材60が嵌合する周溝32Dが陥凹形成される。一方、蓋34は、平面視で略角丸四角形の外形を有し、その四隅にネジ40が挿通する挿通孔が夫々開設される。
【0013】
回路基板20は、図2に示すように、発熱素子HEが実装されている部分にサーマルビア20Aが開設され、伝熱性を有する接着剤70を介在させて、本体32の凹部32Aの底面と接触されている。また、発熱素子HEが接触する本体32の外面には、発熱素子HEから本体32へと伝達された熱を大気中に放熱するため、公知の放熱フィン32Eが列設される。なお、接着剤70の代わりに、伝熱性を有するグリース,放熱シートなどを用いてもよい。
【0014】
本体32及び蓋34の内面及び外面のうち少なくとも片面には、発熱素子HEからの放射熱吸収及び筐体30からの熱放射を促進するための表面処理が施される。表面処理の一例としては、絶縁材料の塗布又は電着等,アルマイト処理などが適用できる。
【0015】
また、蓋34の内面には、発熱素子HEからの放射熱の吸収を促進することを目的として、図2に示すように、回路基板20の発熱素子HEに近接するように、発熱素子HEへと向かって延びる突出部34Aが突出形成される。図示の例では、2つの発熱素子HEが近接して実装されているため、2つの突出部34Aが一体化された形状となっているが、2つの突出部34Aを明確に分けた形状としてもよい。ここで、突出部34Aの先端が発熱素子HEに接触すると、振動などにより回路基板20に応力が作用してしまうため、筐体30の寸法などを考慮して、突出部34Aの先端が発熱素子HEに接触しないクリアランスを確保することが望ましい。なお、発熱素子HEと蓋34の突出部34Aとの間に、伝熱性を有するグリースなどを介在させるようにしてもよい。
【0016】
このような電子制御装置10によれば、回路基板20の発熱素子HEで発生した熱は、次のような2つの経路を経て筐体30へと伝達され、その外面から大気中へと放熱される。即ち、発熱素子HEで発生した熱は、サーマルビア20A及び接着剤70を介して本体32へと伝達される。また、発熱素子HEで発生した熱は、突出部34Aを介して蓋34へと伝達される。このとき、突出部34Aの先端が発熱素子HEに近接しているため、発熱素子HEからの放射熱の吸収が促進され、発熱素子HEで発生した熱を蓋34へと効果的に伝達することができる。そして、本体32及び蓋34へと伝達された熱は、放熱フィン32E及び外面から大気中へと放熱される。ここで、突出部34Aを含む蓋34の内面に表面処理を施しておけば、発熱素子HEで発生した熱の吸収を促進することができる。一方、本体32及び蓋34の外面に表面処理を施しておけば、その外面から大気中への放熱効果を高めることができる。
【0017】
ところで、突出部34Aと発熱素子HEとのクリアランスは、突出部34Aの先端が発熱素子HE及びその近傍に接触しない限りにおいて、できるだけ小さい方が伝熱の面から有利である。このため、突出部34Aは、本体32と蓋34との接合部分の近傍、又は、回路基板20を本体32に固定するボス32Cの近傍に形成することが望ましい。このようにすれば、本体32に対する回路基板20の固定剛性が高い部分に突出部34Aが位置するため、例えば、振動,外部からの応力などにより回路基板20又は筐体30が多少変形しても、発熱素子HE及びその近傍と突出部34Aの先端とが接触することを抑制できる。接合部分又はボス32Cの近傍に突出部32Aを形成することが困難であるときには、次に回路基板20の固定剛性が高いと考えられる、2つのボス32Cを結んだ線分にかかる位置に突出部32Aを形成することもできる。なお、突出部32Aに対向する位置に、回路基板20の発熱素子HEを実装すべきことは言うまでもない。
【0018】
また、発熱素子HEから突出部34Aへの熱伝達を良好ならしめるために、図3に示すように、突出部34Aに、発熱素子HEの側壁を覆うように、発熱素子HEへと向かって延びる延設部34Bを一体化してもよい。このようにすれば、発熱素子HEで発生した熱が延設部34Bにも伝達されるため、筐体30への熱伝達をさらに促進することができる。この場合、延設部34Bは、発熱素子HEの側壁の少なくとも一部、例えば、発熱素子HEが略直方体を有していれば、4つの側壁のうち少なくとも1面を覆っていればよい。
【0019】
本体32及び蓋34が金型を用いた鋳造により製造される場合、金型から本体32又は蓋34を離型するためのイジェクトピンで押された痕が残ってしまう。イジェクトピンの痕は、これと接触した部分が陥凹する一方、その周囲が盛り上がってしまうため、突出部34Aと発熱素子HEとのクリアランスを小さくすることが困難になることから、突出部34Aの先端にイジェクトピンの痕が残ってしまうことは望ましくない。このため、突出部34Aをイジェクトピンが押す金型を使用する場合には、図4に示すように、突出部34Aの先端に、イジェクトピンの痕が収まるような陥凹部34Cを陥凹形成するとよい。陥凹部34Cの深さは、イジェクトピンが接触することで盛り上がる高さよりも大きく、陥凹部34Cの径は、発熱素子HEから突出部34Aへの伝熱性能を確保する観点から、イジェクトピンの径より若干大きくすればよい。なお、図示の例では、突出部34Aの先端に延設部34Bが一体化されているが、延設部34Bがなくてもよい。
【0020】
また、2つの発熱素子HEが近接して実装されない回路基板20においては、図5に示すように、発熱素子HEと対向する範囲を越えて突出部34Aを突出形成し、発熱素子HEと対向しない部分をイジェクトピンが押すようにしてもよい。
【0021】
発熱素子HEは、図6に示すように、本体32の凹部32Aの底面に対向する回路基板20の裏面に取り付けるようにしてもよい。この場合には、本体32の凹部32Aに、発熱素子HEへと向かって延びる突出部32Fを形成する。このようにすれば、突出部32Fへの放熱により、回路基板20の表面からの放熱分を軽減できることから、従来サーマルビアなどを配設して専ら放熱に用いていた回路基板20の表面は、発熱素子HEの放熱のために使用されず、ここに他の電子部品(発熱素子を含む)を実装することが可能となり、電子制御装置10の小型化を図ることができる。また、この場合、蓋34は積極的な熱伝達及び放熱等の役割が減少するため、蓋34の材料として樹脂などの熱伝導の小さい材料を使用したり、蓋34の代わりに樹脂等を充填して本体32の開口を閉塞するようにしてもよい。
【0022】
なお、突出部32F又は34Aは、発熱素子HEに対向する部分に限らず、発熱素子HE,基板パターン,放熱半田及びこれらの周辺を含んだ部位に形成してもよい。また、突出部32F又は34Aの裏側にあたる本体32又は蓋34の外面は、平坦形状,陥凹形状(図7参照),フィン形状,陥凹部にフィンが列設された形状に形成されていてもよい。さらに、各図面に記載した構成を適宜組み合わせてもよい。
【0023】
ここで、前記実施形態から把握し得る請求項以外の技術的思想について、以下に効果と共に記載する。
(イ)前記表面処理は、絶縁材料の塗布又は電着等,アルマイト処理などであることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1つに記載の自動車用電子制御装置。
【0024】
この発明によれば、熱の吸収及び放射を促進する表面処理を容易に実現することができる。
(ロ)前記発熱部位は、発熱素子,基板パターン,放熱半田及びこれらの周辺を含んだ部位であることを特徴とする請求項1〜請求項4及び(イ)のいずれか1つに記載の自動車用電子制御装置。
【0025】
この発明によれば、実際に発熱する発熱素子に限らず、その周囲を含んだ部位の熱が放熱されるため、回路基板の温度を効果的に低下させることができる。
(ハ)前記突出部の裏側にあたる筐体の外面は、平坦形状,陥凹形状,フィン形状,陥凹部にフィンが列設された形状に形成されたことを特徴とする請求項1〜請求項4,(イ)及び(ロ)のいずれか1つに記載の自動車用電子制御装置。
【0026】
この発明によれば、突出部を介して筐体に伝達された熱は、筐体の外面から大気中に放熱することができる。このとき、筐体の外面をフィン形状,陥凹部にフィンが列設された形状とすれば、放熱のための表面積を増やすことができる。
(ニ)前記突出部は、前記回路基板を本体に締結する複数のボスのうち、2つのボスを結んだ線分にかかる位置にあることを特徴とする請求項1〜請求項4及び(イ)〜(ハ)のいずれか1つに記載の自動車用電子制御装置。
【0027】
この発明によれば、本体と蓋との接合部分又はボスの近傍に突出部を形成することが困難であっても、次に回路基板の固定剛性が高いと考えられる位置に突出部を形成することができる。このため、突出部と発熱部位とのクリアランスを小さくすることができる。
(ホ)前記突出部は、前記発熱部位と対向する範囲を越えて形成され、前記筐体を鋳造により製造するときに使用する離型用のイジェクトピンが、前記発熱部位と対向する範囲を越えて形成された突出部の部分を押すことを特徴とする請求項1〜請求項4及び(イ)〜(ニ)のいずれか1つに記載の自動車用電子制御装置。
【0028】
この発明によれば、発熱部位から突出部へと熱伝達する面積を小さくせずに、イジェクトピンが筐体を押す部分を確保することができる。
(ヘ)前記突出部の陥凹部は、前記イジェクトピンと当たる部分の周辺のみ陥凹形成されていることを特徴とする請求項4記載の自動車用電子制御装置。
【0029】
この発明によれば、発熱部位から突出部へと熱伝達する面積の減少を抑制できる。
【符号の説明】
【0030】
20 回路基板
30 筐体
32 本体
32A 凹部
32C ボス
32F 突出部
34 蓋
34A 突出部
34B 延設部
34C 陥凹部
HE 発熱素子

【特許請求の範囲】
【請求項1】
電子部品を実装する回路基板と、
前記回路基板を内部に収容する金属製の筐体と、
を備えた自動車用電子制御装置において、
前記筐体の内面及び外面のうち少なくとも片面に、熱の吸収及び放射を促進する表面処理を施すと共に、前記筐体の内面に、前記回路基板の発熱部位に近接するように、該発熱部位へと向かって延びる突出部を形成したことを特徴とする自動車用電子制御装置。
【請求項2】
前記筐体は、前記回路基板を収容する凹部が形成された本体と、前記本体の開口を閉塞する蓋と、を含んで構成され、
前記突出部は、前記本体と前記蓋との接合部分の近傍、又は、前記回路基板を本体に締結するボスの近傍に配置されることを特徴とする請求項1記載の自動車用電子制御装置。
【請求項3】
前記発熱部位は、前記回路基板に実装された発熱素子であり、
前記突出部には、前記発熱素子の側壁の少なくとも一部を覆うように、該発熱素子へと向かって延びる延設部が一体化されていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の自動車用電子制御装置。
【請求項4】
前記突出部は、前記筐体を鋳造により製造するときに離型用のイジェクトピンが当たる箇所が陥凹形成されていることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1つに記載の自動車用電子制御装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【公開番号】特開2011−192937(P2011−192937A)
【公開日】平成23年9月29日(2011.9.29)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−60075(P2010−60075)
【出願日】平成22年3月17日(2010.3.17)
【出願人】(509186579)日立オートモティブシステムズ株式会社 (2,205)
【Fターム(参考)】