電子制御装置
【課題】電子制御装置の小型化を図る。
【解決手段】回路基板3の表面3aに発熱性のある電子部品2aを実装する。そして、回路基板3の裏面3bの電子部品2a裏側となる位置に、電子部品2aよりも発熱性が低い電子部品2bを実装する。
これによって、電子部品2bを、電子部品2aのヒートシンクとして利用することができ、電子部品2aで発生した熱を放熱させるための構成を別途設けることなく、電子部品2aで発生した熱の放熱性能を向上させることができる。また、電子部品2aの裏側にも電子部品2bを実装することが可能となり、回路基板3を大きくすることなく当該回路基板3の部品実装面積を拡大することができ、回路基板3の小型化により電子制御装置1の小型化を図ることができる。
【解決手段】回路基板3の表面3aに発熱性のある電子部品2aを実装する。そして、回路基板3の裏面3bの電子部品2a裏側となる位置に、電子部品2aよりも発熱性が低い電子部品2bを実装する。
これによって、電子部品2bを、電子部品2aのヒートシンクとして利用することができ、電子部品2aで発生した熱を放熱させるための構成を別途設けることなく、電子部品2aで発生した熱の放熱性能を向上させることができる。また、電子部品2aの裏側にも電子部品2bを実装することが可能となり、回路基板3を大きくすることなく当該回路基板3の部品実装面積を拡大することができ、回路基板3の小型化により電子制御装置1の小型化を図ることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、回路基板の両面に電子部品が実装されている電子制御装置に関する。
【背景技術】
【0002】
例えば、特許文献1には、電子部品がその表面に実装された配線基板が取り付けられたケースに、前記配線基板の裏面側から前記電子部品に近接するよう突接する台座と、この台座に連なる放熱用突条部とを設け、前記電子部品に発生する熱を、前記台座から前記放熱用突条部を介して前記ケースの広い範囲に拡散して逃がすようにした技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2009−158796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、このような特許文献1においては、前記ケースの内側に、前記台座や前記放熱用突条部が突出することになり、前記台座や前記放熱用突条部が設けられた位置では、前記配線基板の裏面に電子部品を実装することが難しくなるので、その分前記配線基板が大きくなり、ひいては装置全体が大型化してしまう虞がある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
そこで、本発明の電子制御装置は、回路基板の一方の面に実装された発熱性のある第1の電子部品の裏側に、前記第1の電子部品よりも発熱性が低い第2の電子部品を配置し、前記第1の電子部品で発生した熱を前記第2の電子部品に放熱することを特徴としている。
【発明の効果】
【0006】
本発明によれば、第1の電子部品の裏側に実装された第2の電子部品を、第1の電子部品のヒートシンクとして利用することができ、第1の電子部品で発生した熱を放熱させるための構成を別途設けることなく、第1の電子部品で発生した熱の放熱性能を向上させることができる。
【0007】
また、発熱性のある第1の電子部品の裏側にも第2の電子部品として電子部品を実装することが可能となり、回路基板を大きくすることなく当該回路基板の部品実装面積を拡大することができ、回路基板の小型化により電子制御装置の小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】本発明に係る電子制御装置の概略構成を模式的に示した分解斜視図。
【図2】本発明に係る電子制御装置の概略構成を模式的に示した分解斜視図。
【図3】本発明に係る電子制御装置を裏側からみた斜視図。
【図4】図3のA−A線に沿った断面図。
【図5】図1のB−B線に沿った位置における回路基板の断面図。
【図6】本発明に係る電子制御装置の回路基板の表面のうち電子部品が実装される部分を模式的に示した説明図。
【図7】本発明に係る電子制御装置の回路基板の表面を電子部品とともに示した平面図。
【図8】図5の一部を拡大してより具体的に示した説明図。
【図9】本発明に係る電子制御装置の第2実施形態の要部を模式的に示した説明図。
【図10】本発明に係る電子制御装置の第3実施形態の要部を模式的に示した説明図。
【図11】本発明に係る電子制御装置の第4実施形態の要部を模式的に示した説明図。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図1〜図3は、本発明に係る電子制御装置1の概略構成を模式的に示した説明図であり、図1及び図2は電子制御装置1の分解斜視図であり、図3は電子制御装置1を裏側からみた斜視図である。
【0010】
電子制御装置1は、例えば、自動車に搭載されてエンジン、トランスミッション及びブレーキ等の制御に用いられるものであって、発熱性のある電子部品2が複数実装された矩形板状の回路基板3と、回路基板3に取り付けられ、回路基板3に形成される電子回路と外部機器とを電気的に接続するコネクタ4と、回路基板3が収容固定されるケース5と、ケース5に収容された回路基板3を覆う上側のカバー6と、ケース5とカバー6との接合部分をシールするシール部材7と、から大略構成されている。
【0011】
回路基板3に実装される電子部品2としては、例えば、IC、FET(電界効果トランジスタ)、MOSFET(酸化膜半導体電界効果トランジスタ)、トランジスタ、ダイオード、抵抗等が挙げられる。
【0012】
ケース5及びカバー6は、電子制御装置1の筐体8を構成するものであって、ケース5は略矩形の皿形状を呈し、カバー6は略矩形板状を呈している。
【0013】
ケース5は、アルミや鉄等の放熱性に優れた金属材料によって形成されており、略矩形板状の底壁9と、底壁8の外周縁に立設された側壁10と、側壁10の先端側に全周に亙って設けられた鍔状のフランジ部11と、を有している。
【0014】
底壁9には、窓部12が貫通形成されており、この窓部12より、ケース5とカバー6とを組み付けた際にコネクタ4の一端が外部に突出する。この窓部12の周囲には、シール部材13が配置されており、窓部12とコネクタ4との間が液密にシールされている。
【0015】
ケース5の底壁9の内側面には、回路基板3の表面3aの外周側に実装された電子部品2c、2dで発生した熱が放熱される第1、第2放熱用台座14、15が突設されている。これら第1、第2放熱用台座14、15は、回路基板3が組み付けられた際に、この回路基板3の裏面3bのうち電子部品2cあるいは2dの裏側の部分と対向するようにそれぞれ設けられている。そして、回路基板3の裏面3bと第1放熱用台座14との間、及び回路基板3の裏面3bと第2放熱用台座15との間には、それぞれ第1、第2放熱シート16、17が挟み込まれている。ここで、各放熱シート16、17は、例えば放熱グリス等でもよく、いわゆる熱伝導材であれば、シート状のものに限定されるものではない。
【0016】
ケース5の底壁9の外側面のうち、第1、第2放熱用台座14、15が設けられた部分の裏側にあたる部分には、第1、第2放熱フィン18、19が設けられている。第1、第2放熱フィン18、19は、各放熱用台座14、15が受熱した熱を効率よく放熱するために設けられたものである。なお、本実施形態では、各放熱フィン18、19は、底壁9の長手方向(図1、図2あるいは図3における左右方向)に沿うように設けられている。
【0017】
ケース5のフランジ部11には、フランジ部11の全周に亙って連続するシール溝20が形成されている。このシール溝20には、シール部材7とともにカバー6に設けられた突条21(後述)が挿入されるようになっている。そのため、ケース5とカバー6との接合部分は、このシール部材7によって全周に亙って液密にシールされている。
【0018】
また、ケース5には、電子制御装置1の車体(図示外)への取り付けのため一対の第1、第2ブラケット22、23が一体に設けられている。本実施形態では、第1ブラケット22に設けられた上下方向に貫通する貫通穴22aと、第2ブラケット23に設けられた側方に開口する切欠溝23aとにより、電子制御装置1の前記車体への取り付けが行われる。
【0019】
カバー6は、金属材料または樹脂材料によって形成されており、ケース5内に収容固定された回路基板3を覆うようにケース5に組み付けられる。カバー6は、その4隅がねじ24によってケース5に対して固定されている。
【0020】
このカバー6の外周縁には、前述した突条21がカバー6外周縁の全周に亙って連続するよう形成されている。この突条21は、ケース5のフランジ部11に設けられたシール溝20に係合するものである。
【0021】
また、カバー6に形成された貫通穴25には、筐体8内部と外部との圧力差を調整する呼吸フィルタ26が取り付けられている。この貫通穴25の外周縁部には、全周に亙って、呼吸フィルタ26への水の直撃を抑制する外周壁27が突出形成されている。
【0022】
回路基板3は、例えば、ガラスエポキシ樹脂等からなり、ケース5に対する取付面となる裏面3bに、外部のコネクタ(図示外)とそれぞれ接続される2つ接続口4a、4bを有するコネクタ4が取り付けられている。
【0023】
また、回路基板3は、その外周縁の複数箇所が、ねじ28によってケース5に固定されている。尚、回路基板3をケース5に対して接着材で固定することも可能である。
【0024】
そして、図4に示すように、回路基板3の表面3aの中央部分には、第1の電子部品としての電子部品2aが実装され、回路基板の裏面3bには、電子部品2aの裏側となる位置に、電子部品2aよりも発熱性の低い第2の電子部品としての電子部品2bが実装されている。つまり、電子部品2aの裏側に、電子部品2aよりも発熱性の低い電子部品2bを配置することで、この電子部品2bをヒートシンクとして利用している。電子部品2aには、CPUやIC等の集積回路や、その他本制御装置の稼働時に発熱性の高い部品が使用できる。電子部品2bには、電子部品2aで用いる集積回路よりも低稼働(発熱性の低い)の集積回路や、熱容量に対し、本制御装置(電子制御装置1)の稼働時に発熱性の低い各種部品が使用できる。
【0025】
図5〜図8を用いて詳述すると、回路基板3には、電子部品2aで発生した熱を電子部品2bに効率よく伝導するために、電子部品2aが実装される部分に、導体パターン29とサーマルビア30が形成されている。導体パターン29は、電子部品2の端子31が半田等によって電気的に接続された電子回路構成用の導体パターン29aと、主として電子部品2に発生する熱を伝導するための放熱用の導体パターン29b、29c、29d、29eと、に大別される。また、放熱用の導体パターン29b、29c、29d、29eは、放熱用として設置するのみでなく、電子回路構成用の導体パターン29a、特にGNDパターンの一部として設置してもよい。
【0026】
ここで、図5は図1のB−B線に沿った位置における回路基板3の断面図であり、図6は回路基板3の表面3aのうち電子部品2aが実装される部分を模式的に示した説明図であり、図7は回路基板3の表面3aを電子部品2aとともに示した平面図であり、図8は図5の一部を拡大してより具体的に示した説明図である。
【0027】
回路基板3の表面3aには、電子部品2aの下面と略同じ大きさの範囲内にパターン形成されるとともに、電子部品2aの下面に電気的接続される略矩形の放熱用の導体パターン29bが形成されている。また、回路基板3の裏面3bには、電子部品2bの下面と略同じ大きさの範囲内にパターン形成されるとともに、電子部品2bの下面に電気的に接続される略矩形の放熱用の導体パターン29cが形成されている。
【0028】
回路基板3の表面3aに形成され、電子部品2aの端子31に接続される電子回路構成用の導体パターン29aは、図7に示すように、電子部品2aの下面に電気的に接続される放熱用の導体パターン29bと電気的に接続されないように形成されている。また、回路基板3の裏面3bに形成され、電子部品2bの端子31に接続される電子回路構成用の導体パターン(図示せず)も、図7と同様に、電子部品2bの下面に電気的に接続される放熱用の導体パターン29cと電気的に接続されないように形成されている。尚、電子部品2a、2bが裏面にヒートシンクを持つ場合、該ヒートシンクがGNDに設定されている際は、放熱用の導体パターン29b、29cは電子回路のGNDパターンの一部としてもよい。
【0029】
そして、回路基板3の電子部品2a、2bが実装される部分には、回路基板3の内部に、複数層(本実施形態では2層)の放熱用の導体パターン29d、29eが形成されている。
【0030】
また、回路基板3の電子部品2a、2bが実装される部分には、図6に示すように、回路基板3を貫通する複数(本実施形態では20個)の貫通穴32が形成され、これら各貫通穴32の内周面に銅メッキを施すことで、複数のサーマルビア30が形成されている。このサーマルビア30によって、回路基板3の電子部品2a、2bが実装される部分に形成された放熱用の導体パターン29b、29c、29d、29eは、その回路基板3厚さ方向(図5における上下方向)で異なる位置(異なる層)の放熱用の導体パターン29b、29c、29d、29eと電気的に接続されている。
【0031】
本実施形態では、回路基板3の表面3aで発生した電子部品2aの熱を、回路基板3の裏面3bの電子部品2bに伝導するために、サーマルビア30が回路基板3を貫通するよう形成されている。
【0032】
サーマルビア30は、その一端は電子部品2aもしくは2bの一方の下面に対して電気的に接続されているが、その他端は電子部品2a、2bの双方の下面に対して電気的に接続されないように形成されている。
【0033】
より具体的には、図8に示すように、電子部品2aの下面に一端が電気的に接続されたサーマルビア30aは、その他端側のランド33が回路基板3の裏面3bで絶縁体である基板レジスト34によって覆われ、電子部品2bの下面及び回路基板3の裏面3bに形成された放熱用の導体パターン29bに電気的に接続されないようになっている。また、電子部品2bの下面に一端が電気的に接続されたサーマルビア30bは、その他端側のランド35が回路基板3の表面3aで絶縁体である基板レジスト34によって覆われ、電子部品2aの下面及び回路基板3の表面3aに形成された放熱用の導体パターン29bに電気的に接続されないようになっている。また、サーマルビア30a及びサーマルビア30bは、図6に示すように、電子部品2aに対応する(一端が電子部品2aに電気的に接続された)サーマルビア30a列と、電子部品2bに対応する(一端が電子部品2bに電気的に接続された)サーマルビア30b列とが、回路基板3に交互に配列されている。これは、サーマルビア30aとサーマルビア30bをできるだけ隣接して配置することで放熱性を向上させるための配置であり、このほか対角方向の斜線状や、市松模様状などに交互に配置してもよい。
【0034】
尚、図8中の36は電子部品2aの下面に付随するヒートシンクであり、図8中の37は電子部品2bの下面に付随するヒートシンクである。また、図8中の38は半田である。また、図8中に示す太さの異なる2種類の矢印は、電子部品2aに発生した熱の流れを模式的に示したものであって、太い矢印はその部分における伝熱量が相対的に多いことを表し、細い矢印はその部分における伝熱量が相対的に少ないことを表している。
【0035】
このような本実施形態においては、回路基板3を挟んで電子部品2aの裏側に、電子部品2aよりも発熱性の低い電子部品2bを配置することで、この電子部品2bをヒートシンクとして利用することができ、回路基板3の表面3a側で発生した電子部品2a熱を放熱させるための構成を、回路基板3の裏面3b側に別途設けることなく、電子部品2aで発生した熱の放熱性能を向上させることができる。
【0036】
また、発熱性のある電子部品2aの裏側にも、電子部品2bを実装することになるため、回路基板3を大きくすることなく回路基板3の実質的な部品実装面積が拡大することになり、回路基板3の小型化による電子制御装置1の小型化を図ることができる。
【0037】
そして、回路基板3は、電子部品2aが実装される位置に、複数のサーマルビア30が貫通形成されているので、回路基板3の表面3aで発生した熱を、回路基板3の裏面3bまでサーマルビア30で伝導することができるので、回路基板3の裏面3bに実装された電子部品2bに効率よく放熱することができる。
【0038】
尚、電子部品2bの熱容量が電子部品2aの熱容量よりも大きくなるように設定すれば、電子部品2aで発生した熱を電子部品2bで一層確実に吸収することができる。また、サーマルビア30に放熱材等を充填して、回路基板3の表面3aと裏面3bとの間の熱伝導性を向上させ、電子部品2aの放熱性を向上させるようにしてもよい。また、電子部品2a、2bは、それぞれ複数個の部品によって構成してもよい。
【0039】
ここで、回路基板3の電子部品2aが実装される部分に形成される導体パターン29及びサーマルビア30は、図9〜図11のように形成することも可能である。
【0040】
図9に示す第2実施形態の電子制御装置50おいては、電子部品2aが実装される部分に形成されたサーマルビア30が、回路基板3を貫通しない、いわゆるブラインドビアとなっており、電子部品2aの下面に電気的に接続される放熱用の導体パターン29bと、電子部品2bの下面に電気的に接続される放熱用の導体パターン29cと、が電気的に接続されないように構成されている。
【0041】
詳述すると、電子部品2aの下面に電気的に接続される放熱用の導体パターン29bは、サーマルビア30を介して、回路基板30の内部に形成された放熱用の導体パターン29dと電気的に接続されている。電子部品2bの下面に電気的に接続される放熱用の導体パターン29cは、サーマルビア30を介して、回路基板30の内部に形成された放熱用の導体パターン29eと電気的に接続されている。そして、回路基板30の内部に形成された放熱用の導体パターン29cと放熱用の導体パターン29dとは、互いに電気的に接続されないように構成されている。
【0042】
尚、図9中に示す太さの異なる2種類の矢印は、電子部品2aに発生した熱の流れを模式的に示したものであって、太い矢印はその部分における伝熱量が相対的に多いことを表し、細い矢印はその部分における伝熱量が相対的に少ないことを表している。
【0043】
また図10に示す第3実施形態の電子制御装置52では、サーマルビア30が電子部品2a、2bの直下ではなく電子部品2a、2bの外側に形成され、電子部品2aの端子31が接続された回路基板3の表面3a側の電子回路構成の導体パターン29aが、電子部品2aの外側に形成されたサーマルビア30に電気的に接続されている。サーマルビア30は、回路基板3を貫通し、回路基板3の裏面3bに形成された電子回路構成用の導体パターン29aのうち、電子部品2bの端子31と電気的に接続されていない電子回路構成用の導体パターン29aに対して電気的に接続されている。そして、電子部品2bの端子31と電気的に接続されていない回路基板3の裏面3bに形成された電子回路構成用の導体パターン29aが、回路基板3の裏面3bに形成された電子回路構成用の導体パターン29aのうち、電子部品2bの端子31と電気的に接続されている電子回路構成用の導体パターン29aと近接するように構成されている。換言すれば、電子部品2bの端子31と電気的に接続されていない回路基板3の裏面3bに形成された電子回路構成用の導体パターン29aが、電子部品2bに近接するように構成されている。
【0044】
尚、図10中に示す太さの異なる2種類の矢印は、電子部品2aに発生した熱の流れを模式的に示したものであって、電気的に接続されている部分では伝熱量が相対的に多くなり(太い矢印の部分)、電気的に接続されておらず連続していない部分では、伝熱量が相対的に少なくなる(細い矢印の部分)ことを表している。
【0045】
この第3実施形態では、電子部品2aで発生した熱の一部が、電子部品2aの外側に形成されたサーマルビア30を経て回路基板3の裏面3b側の電子部品2bに伝達されることになる。
【0046】
図11に示す第4実施形態の電子制御装置53では、電子部品2aの下面に電気的に接続された回路基板3の表面3aの放熱用の導体パターン29bが、サーマルビア30を介して、電子部品2bの下面に電気的に接続された回路基板3の裏面3bの放熱用の導体パターン29cと電気的に接続された構成となっている。
【0047】
尚、図11中に示す矢印は、電子部品2aに発生した熱の流れを模式的に示したものである。
【符号の説明】
【0048】
1…電子制御装置
2a…電子部品
2b…電子部品
3…回路基板
5…ケース
6…カバー
【技術分野】
【0001】
本発明は、回路基板の両面に電子部品が実装されている電子制御装置に関する。
【背景技術】
【0002】
例えば、特許文献1には、電子部品がその表面に実装された配線基板が取り付けられたケースに、前記配線基板の裏面側から前記電子部品に近接するよう突接する台座と、この台座に連なる放熱用突条部とを設け、前記電子部品に発生する熱を、前記台座から前記放熱用突条部を介して前記ケースの広い範囲に拡散して逃がすようにした技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2009−158796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、このような特許文献1においては、前記ケースの内側に、前記台座や前記放熱用突条部が突出することになり、前記台座や前記放熱用突条部が設けられた位置では、前記配線基板の裏面に電子部品を実装することが難しくなるので、その分前記配線基板が大きくなり、ひいては装置全体が大型化してしまう虞がある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
そこで、本発明の電子制御装置は、回路基板の一方の面に実装された発熱性のある第1の電子部品の裏側に、前記第1の電子部品よりも発熱性が低い第2の電子部品を配置し、前記第1の電子部品で発生した熱を前記第2の電子部品に放熱することを特徴としている。
【発明の効果】
【0006】
本発明によれば、第1の電子部品の裏側に実装された第2の電子部品を、第1の電子部品のヒートシンクとして利用することができ、第1の電子部品で発生した熱を放熱させるための構成を別途設けることなく、第1の電子部品で発生した熱の放熱性能を向上させることができる。
【0007】
また、発熱性のある第1の電子部品の裏側にも第2の電子部品として電子部品を実装することが可能となり、回路基板を大きくすることなく当該回路基板の部品実装面積を拡大することができ、回路基板の小型化により電子制御装置の小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】本発明に係る電子制御装置の概略構成を模式的に示した分解斜視図。
【図2】本発明に係る電子制御装置の概略構成を模式的に示した分解斜視図。
【図3】本発明に係る電子制御装置を裏側からみた斜視図。
【図4】図3のA−A線に沿った断面図。
【図5】図1のB−B線に沿った位置における回路基板の断面図。
【図6】本発明に係る電子制御装置の回路基板の表面のうち電子部品が実装される部分を模式的に示した説明図。
【図7】本発明に係る電子制御装置の回路基板の表面を電子部品とともに示した平面図。
【図8】図5の一部を拡大してより具体的に示した説明図。
【図9】本発明に係る電子制御装置の第2実施形態の要部を模式的に示した説明図。
【図10】本発明に係る電子制御装置の第3実施形態の要部を模式的に示した説明図。
【図11】本発明に係る電子制御装置の第4実施形態の要部を模式的に示した説明図。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図1〜図3は、本発明に係る電子制御装置1の概略構成を模式的に示した説明図であり、図1及び図2は電子制御装置1の分解斜視図であり、図3は電子制御装置1を裏側からみた斜視図である。
【0010】
電子制御装置1は、例えば、自動車に搭載されてエンジン、トランスミッション及びブレーキ等の制御に用いられるものであって、発熱性のある電子部品2が複数実装された矩形板状の回路基板3と、回路基板3に取り付けられ、回路基板3に形成される電子回路と外部機器とを電気的に接続するコネクタ4と、回路基板3が収容固定されるケース5と、ケース5に収容された回路基板3を覆う上側のカバー6と、ケース5とカバー6との接合部分をシールするシール部材7と、から大略構成されている。
【0011】
回路基板3に実装される電子部品2としては、例えば、IC、FET(電界効果トランジスタ)、MOSFET(酸化膜半導体電界効果トランジスタ)、トランジスタ、ダイオード、抵抗等が挙げられる。
【0012】
ケース5及びカバー6は、電子制御装置1の筐体8を構成するものであって、ケース5は略矩形の皿形状を呈し、カバー6は略矩形板状を呈している。
【0013】
ケース5は、アルミや鉄等の放熱性に優れた金属材料によって形成されており、略矩形板状の底壁9と、底壁8の外周縁に立設された側壁10と、側壁10の先端側に全周に亙って設けられた鍔状のフランジ部11と、を有している。
【0014】
底壁9には、窓部12が貫通形成されており、この窓部12より、ケース5とカバー6とを組み付けた際にコネクタ4の一端が外部に突出する。この窓部12の周囲には、シール部材13が配置されており、窓部12とコネクタ4との間が液密にシールされている。
【0015】
ケース5の底壁9の内側面には、回路基板3の表面3aの外周側に実装された電子部品2c、2dで発生した熱が放熱される第1、第2放熱用台座14、15が突設されている。これら第1、第2放熱用台座14、15は、回路基板3が組み付けられた際に、この回路基板3の裏面3bのうち電子部品2cあるいは2dの裏側の部分と対向するようにそれぞれ設けられている。そして、回路基板3の裏面3bと第1放熱用台座14との間、及び回路基板3の裏面3bと第2放熱用台座15との間には、それぞれ第1、第2放熱シート16、17が挟み込まれている。ここで、各放熱シート16、17は、例えば放熱グリス等でもよく、いわゆる熱伝導材であれば、シート状のものに限定されるものではない。
【0016】
ケース5の底壁9の外側面のうち、第1、第2放熱用台座14、15が設けられた部分の裏側にあたる部分には、第1、第2放熱フィン18、19が設けられている。第1、第2放熱フィン18、19は、各放熱用台座14、15が受熱した熱を効率よく放熱するために設けられたものである。なお、本実施形態では、各放熱フィン18、19は、底壁9の長手方向(図1、図2あるいは図3における左右方向)に沿うように設けられている。
【0017】
ケース5のフランジ部11には、フランジ部11の全周に亙って連続するシール溝20が形成されている。このシール溝20には、シール部材7とともにカバー6に設けられた突条21(後述)が挿入されるようになっている。そのため、ケース5とカバー6との接合部分は、このシール部材7によって全周に亙って液密にシールされている。
【0018】
また、ケース5には、電子制御装置1の車体(図示外)への取り付けのため一対の第1、第2ブラケット22、23が一体に設けられている。本実施形態では、第1ブラケット22に設けられた上下方向に貫通する貫通穴22aと、第2ブラケット23に設けられた側方に開口する切欠溝23aとにより、電子制御装置1の前記車体への取り付けが行われる。
【0019】
カバー6は、金属材料または樹脂材料によって形成されており、ケース5内に収容固定された回路基板3を覆うようにケース5に組み付けられる。カバー6は、その4隅がねじ24によってケース5に対して固定されている。
【0020】
このカバー6の外周縁には、前述した突条21がカバー6外周縁の全周に亙って連続するよう形成されている。この突条21は、ケース5のフランジ部11に設けられたシール溝20に係合するものである。
【0021】
また、カバー6に形成された貫通穴25には、筐体8内部と外部との圧力差を調整する呼吸フィルタ26が取り付けられている。この貫通穴25の外周縁部には、全周に亙って、呼吸フィルタ26への水の直撃を抑制する外周壁27が突出形成されている。
【0022】
回路基板3は、例えば、ガラスエポキシ樹脂等からなり、ケース5に対する取付面となる裏面3bに、外部のコネクタ(図示外)とそれぞれ接続される2つ接続口4a、4bを有するコネクタ4が取り付けられている。
【0023】
また、回路基板3は、その外周縁の複数箇所が、ねじ28によってケース5に固定されている。尚、回路基板3をケース5に対して接着材で固定することも可能である。
【0024】
そして、図4に示すように、回路基板3の表面3aの中央部分には、第1の電子部品としての電子部品2aが実装され、回路基板の裏面3bには、電子部品2aの裏側となる位置に、電子部品2aよりも発熱性の低い第2の電子部品としての電子部品2bが実装されている。つまり、電子部品2aの裏側に、電子部品2aよりも発熱性の低い電子部品2bを配置することで、この電子部品2bをヒートシンクとして利用している。電子部品2aには、CPUやIC等の集積回路や、その他本制御装置の稼働時に発熱性の高い部品が使用できる。電子部品2bには、電子部品2aで用いる集積回路よりも低稼働(発熱性の低い)の集積回路や、熱容量に対し、本制御装置(電子制御装置1)の稼働時に発熱性の低い各種部品が使用できる。
【0025】
図5〜図8を用いて詳述すると、回路基板3には、電子部品2aで発生した熱を電子部品2bに効率よく伝導するために、電子部品2aが実装される部分に、導体パターン29とサーマルビア30が形成されている。導体パターン29は、電子部品2の端子31が半田等によって電気的に接続された電子回路構成用の導体パターン29aと、主として電子部品2に発生する熱を伝導するための放熱用の導体パターン29b、29c、29d、29eと、に大別される。また、放熱用の導体パターン29b、29c、29d、29eは、放熱用として設置するのみでなく、電子回路構成用の導体パターン29a、特にGNDパターンの一部として設置してもよい。
【0026】
ここで、図5は図1のB−B線に沿った位置における回路基板3の断面図であり、図6は回路基板3の表面3aのうち電子部品2aが実装される部分を模式的に示した説明図であり、図7は回路基板3の表面3aを電子部品2aとともに示した平面図であり、図8は図5の一部を拡大してより具体的に示した説明図である。
【0027】
回路基板3の表面3aには、電子部品2aの下面と略同じ大きさの範囲内にパターン形成されるとともに、電子部品2aの下面に電気的接続される略矩形の放熱用の導体パターン29bが形成されている。また、回路基板3の裏面3bには、電子部品2bの下面と略同じ大きさの範囲内にパターン形成されるとともに、電子部品2bの下面に電気的に接続される略矩形の放熱用の導体パターン29cが形成されている。
【0028】
回路基板3の表面3aに形成され、電子部品2aの端子31に接続される電子回路構成用の導体パターン29aは、図7に示すように、電子部品2aの下面に電気的に接続される放熱用の導体パターン29bと電気的に接続されないように形成されている。また、回路基板3の裏面3bに形成され、電子部品2bの端子31に接続される電子回路構成用の導体パターン(図示せず)も、図7と同様に、電子部品2bの下面に電気的に接続される放熱用の導体パターン29cと電気的に接続されないように形成されている。尚、電子部品2a、2bが裏面にヒートシンクを持つ場合、該ヒートシンクがGNDに設定されている際は、放熱用の導体パターン29b、29cは電子回路のGNDパターンの一部としてもよい。
【0029】
そして、回路基板3の電子部品2a、2bが実装される部分には、回路基板3の内部に、複数層(本実施形態では2層)の放熱用の導体パターン29d、29eが形成されている。
【0030】
また、回路基板3の電子部品2a、2bが実装される部分には、図6に示すように、回路基板3を貫通する複数(本実施形態では20個)の貫通穴32が形成され、これら各貫通穴32の内周面に銅メッキを施すことで、複数のサーマルビア30が形成されている。このサーマルビア30によって、回路基板3の電子部品2a、2bが実装される部分に形成された放熱用の導体パターン29b、29c、29d、29eは、その回路基板3厚さ方向(図5における上下方向)で異なる位置(異なる層)の放熱用の導体パターン29b、29c、29d、29eと電気的に接続されている。
【0031】
本実施形態では、回路基板3の表面3aで発生した電子部品2aの熱を、回路基板3の裏面3bの電子部品2bに伝導するために、サーマルビア30が回路基板3を貫通するよう形成されている。
【0032】
サーマルビア30は、その一端は電子部品2aもしくは2bの一方の下面に対して電気的に接続されているが、その他端は電子部品2a、2bの双方の下面に対して電気的に接続されないように形成されている。
【0033】
より具体的には、図8に示すように、電子部品2aの下面に一端が電気的に接続されたサーマルビア30aは、その他端側のランド33が回路基板3の裏面3bで絶縁体である基板レジスト34によって覆われ、電子部品2bの下面及び回路基板3の裏面3bに形成された放熱用の導体パターン29bに電気的に接続されないようになっている。また、電子部品2bの下面に一端が電気的に接続されたサーマルビア30bは、その他端側のランド35が回路基板3の表面3aで絶縁体である基板レジスト34によって覆われ、電子部品2aの下面及び回路基板3の表面3aに形成された放熱用の導体パターン29bに電気的に接続されないようになっている。また、サーマルビア30a及びサーマルビア30bは、図6に示すように、電子部品2aに対応する(一端が電子部品2aに電気的に接続された)サーマルビア30a列と、電子部品2bに対応する(一端が電子部品2bに電気的に接続された)サーマルビア30b列とが、回路基板3に交互に配列されている。これは、サーマルビア30aとサーマルビア30bをできるだけ隣接して配置することで放熱性を向上させるための配置であり、このほか対角方向の斜線状や、市松模様状などに交互に配置してもよい。
【0034】
尚、図8中の36は電子部品2aの下面に付随するヒートシンクであり、図8中の37は電子部品2bの下面に付随するヒートシンクである。また、図8中の38は半田である。また、図8中に示す太さの異なる2種類の矢印は、電子部品2aに発生した熱の流れを模式的に示したものであって、太い矢印はその部分における伝熱量が相対的に多いことを表し、細い矢印はその部分における伝熱量が相対的に少ないことを表している。
【0035】
このような本実施形態においては、回路基板3を挟んで電子部品2aの裏側に、電子部品2aよりも発熱性の低い電子部品2bを配置することで、この電子部品2bをヒートシンクとして利用することができ、回路基板3の表面3a側で発生した電子部品2a熱を放熱させるための構成を、回路基板3の裏面3b側に別途設けることなく、電子部品2aで発生した熱の放熱性能を向上させることができる。
【0036】
また、発熱性のある電子部品2aの裏側にも、電子部品2bを実装することになるため、回路基板3を大きくすることなく回路基板3の実質的な部品実装面積が拡大することになり、回路基板3の小型化による電子制御装置1の小型化を図ることができる。
【0037】
そして、回路基板3は、電子部品2aが実装される位置に、複数のサーマルビア30が貫通形成されているので、回路基板3の表面3aで発生した熱を、回路基板3の裏面3bまでサーマルビア30で伝導することができるので、回路基板3の裏面3bに実装された電子部品2bに効率よく放熱することができる。
【0038】
尚、電子部品2bの熱容量が電子部品2aの熱容量よりも大きくなるように設定すれば、電子部品2aで発生した熱を電子部品2bで一層確実に吸収することができる。また、サーマルビア30に放熱材等を充填して、回路基板3の表面3aと裏面3bとの間の熱伝導性を向上させ、電子部品2aの放熱性を向上させるようにしてもよい。また、電子部品2a、2bは、それぞれ複数個の部品によって構成してもよい。
【0039】
ここで、回路基板3の電子部品2aが実装される部分に形成される導体パターン29及びサーマルビア30は、図9〜図11のように形成することも可能である。
【0040】
図9に示す第2実施形態の電子制御装置50おいては、電子部品2aが実装される部分に形成されたサーマルビア30が、回路基板3を貫通しない、いわゆるブラインドビアとなっており、電子部品2aの下面に電気的に接続される放熱用の導体パターン29bと、電子部品2bの下面に電気的に接続される放熱用の導体パターン29cと、が電気的に接続されないように構成されている。
【0041】
詳述すると、電子部品2aの下面に電気的に接続される放熱用の導体パターン29bは、サーマルビア30を介して、回路基板30の内部に形成された放熱用の導体パターン29dと電気的に接続されている。電子部品2bの下面に電気的に接続される放熱用の導体パターン29cは、サーマルビア30を介して、回路基板30の内部に形成された放熱用の導体パターン29eと電気的に接続されている。そして、回路基板30の内部に形成された放熱用の導体パターン29cと放熱用の導体パターン29dとは、互いに電気的に接続されないように構成されている。
【0042】
尚、図9中に示す太さの異なる2種類の矢印は、電子部品2aに発生した熱の流れを模式的に示したものであって、太い矢印はその部分における伝熱量が相対的に多いことを表し、細い矢印はその部分における伝熱量が相対的に少ないことを表している。
【0043】
また図10に示す第3実施形態の電子制御装置52では、サーマルビア30が電子部品2a、2bの直下ではなく電子部品2a、2bの外側に形成され、電子部品2aの端子31が接続された回路基板3の表面3a側の電子回路構成の導体パターン29aが、電子部品2aの外側に形成されたサーマルビア30に電気的に接続されている。サーマルビア30は、回路基板3を貫通し、回路基板3の裏面3bに形成された電子回路構成用の導体パターン29aのうち、電子部品2bの端子31と電気的に接続されていない電子回路構成用の導体パターン29aに対して電気的に接続されている。そして、電子部品2bの端子31と電気的に接続されていない回路基板3の裏面3bに形成された電子回路構成用の導体パターン29aが、回路基板3の裏面3bに形成された電子回路構成用の導体パターン29aのうち、電子部品2bの端子31と電気的に接続されている電子回路構成用の導体パターン29aと近接するように構成されている。換言すれば、電子部品2bの端子31と電気的に接続されていない回路基板3の裏面3bに形成された電子回路構成用の導体パターン29aが、電子部品2bに近接するように構成されている。
【0044】
尚、図10中に示す太さの異なる2種類の矢印は、電子部品2aに発生した熱の流れを模式的に示したものであって、電気的に接続されている部分では伝熱量が相対的に多くなり(太い矢印の部分)、電気的に接続されておらず連続していない部分では、伝熱量が相対的に少なくなる(細い矢印の部分)ことを表している。
【0045】
この第3実施形態では、電子部品2aで発生した熱の一部が、電子部品2aの外側に形成されたサーマルビア30を経て回路基板3の裏面3b側の電子部品2bに伝達されることになる。
【0046】
図11に示す第4実施形態の電子制御装置53では、電子部品2aの下面に電気的に接続された回路基板3の表面3aの放熱用の導体パターン29bが、サーマルビア30を介して、電子部品2bの下面に電気的に接続された回路基板3の裏面3bの放熱用の導体パターン29cと電気的に接続された構成となっている。
【0047】
尚、図11中に示す矢印は、電子部品2aに発生した熱の流れを模式的に示したものである。
【符号の説明】
【0048】
1…電子制御装置
2a…電子部品
2b…電子部品
3…回路基板
5…ケース
6…カバー
【特許請求の範囲】
【請求項1】
電子部品が両面に実装された回路基板と、
前記回路基板の一方の面に実装された発熱性のある第1の電子部品と、
前記回路基板の他方の面に実装され、前記第1の電子部品の裏側に位置する前記第1の電子部品よりも発熱性が低い第2の電子部品と、を有し、
前記第1の電子部品で発生した熱を前記第2の電子部品に放熱することを特徴とする電子制御装置。
【請求項2】
前記第2の電子部品は、前記第1の電子部品よりも熱容量が大きいことを特徴とする請求項1に記載の電子制御装置。
【請求項3】
前記回路基板は、前記第1の電子部品が実装された位置に、複数のサーマルビアが設けられていることを特徴とする請求項1または2に記載の電子制御装置。
【請求項1】
電子部品が両面に実装された回路基板と、
前記回路基板の一方の面に実装された発熱性のある第1の電子部品と、
前記回路基板の他方の面に実装され、前記第1の電子部品の裏側に位置する前記第1の電子部品よりも発熱性が低い第2の電子部品と、を有し、
前記第1の電子部品で発生した熱を前記第2の電子部品に放熱することを特徴とする電子制御装置。
【請求項2】
前記第2の電子部品は、前記第1の電子部品よりも熱容量が大きいことを特徴とする請求項1に記載の電子制御装置。
【請求項3】
前記回路基板は、前記第1の電子部品が実装された位置に、複数のサーマルビアが設けられていることを特徴とする請求項1または2に記載の電子制御装置。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【公開番号】特開2012−199354(P2012−199354A)
【公開日】平成24年10月18日(2012.10.18)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−61998(P2011−61998)
【出願日】平成23年3月22日(2011.3.22)
【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)】
【公開日】平成24年10月18日(2012.10.18)
【国際特許分類】
【出願日】平成23年3月22日(2011.3.22)
【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)】
[ Back to top ]