JP2015002280A - 箱型車載制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】電子部品及び回路基板から筺体（ベース及びカバー）への熱移動量を効果的に増大させ、放熱性に優れた箱型車載制御装置を提供する。
【解決手段】回路基板１２と、ベース１３と、カバー１４と、を備え、回路基板１２の少なくとも片面に第一の熱放射性コーティング層３１が形成されるとともに、該第一の熱放射性コーティング層３１に対向した前記ベース１３及び／又はカバー１４の内面側に第二の熱放射性コーティング層３２が形成されている。
【選択図】図２
【解決手段】回路基板１２と、ベース１３と、カバー１４と、を備え、回路基板１２の少なくとも片面に第一の熱放射性コーティング層３１が形成されるとともに、該第一の熱放射性コーティング層３１に対向した前記ベース１３及び／又はカバー１４の内面側に第二の熱放射性コーティング層３２が形成されている。
【選択図】図２
Description
本発明は、電子部品が実装された回路基板、この回路基板が固定されるベース、及び回路基板を覆うようにベースに組み付けられるカバーを備えた箱型車載制御装置に係り、特に、放熱性を向上させ得るようにした箱型車載制御装置に関する。
従来、自動車に搭載される箱型車載制御装置（箱型電子モジュール）は、通常、半導体素子等の発熱素子を含む電子部品が実装された回路基板と、この回路基板が収容される筐体とを含んで構成され、筐体は、回路基板が固定されるベースと回路基板を覆うようにベースに組み付けられるカバーとからなるものが一般的である。
かかる箱型車載制御装置においては、近年、スペースの制約による小型化、多機能化に伴って発熱量が増加する傾向にあることから、例えば特許文献１に見られるように、電子部品（発熱素子）で発生した熱を筐体へと移動させ、筐体の外面から大気中へと放熱する目的で、筐体に表面処理を施すことが提案されている。
また特許文献２には、回路基板に取着されたコネクタ近傍におけるクラックの発生を抑制する目的で、回路基板上に表面処理を施すことが提案されている。
ところで、近年においては、省資源の観点等よりエンジンルームを高密度化して小型化する社会的要請がある。箱型車載制御装置においても、小型化が進められており、それに伴い基板面積の縮小化や電子部品の集約化で発熱密度が増加するため、放熱性のより一層の向上が要望されている。
従来の提案技術では、筺体表面に施された表面処理で、発熱素子から熱を吸収する構造であったが、回路基板及び発熱素子から筺体への熱移動量が小さく十分に行われないおそれがあった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、電子部品及び回路基板から筺体（ベース及びカバー）への熱移動量を効果的に増大させることのできる、放熱性に優れた箱型車載制御装置を提供することにある。
上記目的を達成すべく、本発明に係る箱型車載制御装置は、基本的には、電子部品が実装された回路基板と、該回路基板が固定されるベースと、前記回路基板を覆うように前記ベースに組み付けられるカバーと、を備える。
そして、前記回路基板の少なくとも片面に第一の熱放射性コーティング層が形成されるとともに、該第一の熱放射性コーティング層に対向した前記ベース及び／又はカバーの内面側に第二の熱放射性コーティング層が形成されていることを特徴としている。
本発明に係る箱型車載制御装置に用いられる熱放射性コーティング層を形成する材料は、熱放射性を有する材料であれば特に限定されるものではないが、有機樹脂と無機粒子からなる複合材料が最も好ましい。この場合、無機粒子としては、従来公知のものを使用でき、特に限定されないが、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化チタン、ジルコニア、酸化鉄、酸化銅、酸化ニッケル、酸化コバルト、酸化リチウム、酸化亜鉛、二酸化珪素等のセラミックス粉末等が好ましい例として挙げられ、これらから少なくとも一つを配合することが望ましい。
本発明によれば、少なくとも二つの熱放射性コーティング層が形成されることにより、高熱放射面積が増大せしめられるとともに、発熱素子を含んだ電子部品から発生した熱及び回路基板に伝導した熱を一つの熱放射性コーティング層で熱放射し、この熱放射性コーティング層に対向して形成されたもう一つの熱放射性コーティング層が熱吸収するので、電子部品及び回路基板から筐体への熱移動量を増大させることができる。そのため、箱型車載制御装置の放熱性を向上させることができ、これによって、電子部品（発熱素子）をはじめとする箱型車載制御装置の筐体内の温度を低く抑えることができ、装置の信頼性が増す。
上記した以外の、課題、構成、及び効果は、以下の実施形態により明らかにされる。
上記した以外の、課題、構成、及び効果は、以下の実施形態により明らかにされる。
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
図１〜図１１は、本発明に係る箱型車載制御装置の実施形態（実施例１〜９）の説明に供される図であり、各図において、同一構成部分、同一機能部分、あるいは、対応関係にある部分には共通の符号ないし関連した符号が付されている。なお、本発明を理解しやすくするため、図１〜図１１において、各部の厚み等（特に熱放射性コーティング層の膜厚）は誇張して描かれている。
図１〜図１１は、本発明に係る箱型車載制御装置の実施形態（実施例１〜９）の説明に供される図であり、各図において、同一構成部分、同一機能部分、あるいは、対応関係にある部分には共通の符号ないし関連した符号が付されている。なお、本発明を理解しやすくするため、図１〜図１１において、各部の厚み等（特に熱放射性コーティング層の膜厚）は誇張して描かれている。
［各実施例１〜９に共通の基本構成］
図１は、実施例１（〜９）の箱型車載制御装置１の主要構成を示す分解斜視図、図２は、実施例１の断面図である。
図１は、実施例１（〜９）の箱型車載制御装置１の主要構成を示す分解斜視図、図２は、実施例１の断面図である。
箱型車載制御装置１は、ＩＣや半導体素子等の発熱素子を含む電子部品１１、１１、・・・が半田により上下（表裏）両面に実装された回路基板１２と、この回路基板１２が収容される筐体１０とを含んで構成されている。筐体１０は、回路基板１２が固定されるベース１３と回路基板１２を覆うようにベース１３に組み付けられる下面が開口した箱状ないし蓋状のカバー１４とからなっている。
回路基板１２の長手方向一端側には、該回路基板１２と外部とを電気的に接続するためのコネクタ１５が取着されている。コネクタ１５は、所要本数のピン端子１５ａと、該ピン端子１５ａが圧入等により挿着される通し孔１５ｃが設けられたハウジング１５ｂとを備えている。このコネクタ１５においては、ピン端子１５ａをハウジング１５ｂの通し孔１５ｃに挿着した後、ピン端子１５ａの下端部（連結接合部１５ｆ）が回路基板１２に半田によりスポットフロー工程等で連結接合される。
ベース１３は、カバー１４の下面開口を閉鎖するように全体が概略矩形平板状とされている。詳しくは、ベース１３は、矩形板状部１３ａと、この矩形板状部１３ａ上に突設された矩形枠状部１３ｂと、この矩形枠状部１３ｂの四隅に設けられた、回路基板１２の座面となる台座部１３ｄと、矩形板状部１３ａの外周に延設された車両組付固定部１３ｅと、を備えている。車両組付固定部１３ｅは、当該箱型車載制御装置１を車体ボディに組み付けるためのもので、例えば車体ボディの所定部位にボルト類を螺合させること等により固定されるようになっている。
箱型車載制御装置１の筺体１０を構成するベース１３とカバー１４は、コネクタ１５が取着された回路基板１２を挟み込んで組み立てられている。より詳しくは、回路基板１２は、ベース１３の四隅に設けられた台座部１３ｄとカバー１４との間に挟持されつつ、締結部材の一例としての止めねじ１７で固定されている。
カバー１４とベース１３とを組み合わせ固定する構造としては、上記のように止めねじ１７により螺合固定する構造に限らず、例えばベース１３から立ち上がる起立部に設けられた組付孔と、カバー１４に設けられた突起部とを嵌合固定する構成、あるいは接着固定する構成等であってもよい。
ベース１３とカバー１４は、金属材料もしくは樹脂材料を用いた鋳造、プレス又は切削加工などにより製造される。より詳しくは、アルミニウム、マグネシウム、鉄などを主成分とする合金もしくはポリブチレンテレフタレートなどの樹脂材料を用いた鋳造、プレス又は切削加工などにより作製されている。
なお、カバー１４には、コネクタ１５を介して回路基板１２が外部から給電、もしくは外部装置との入、出力信号の授受が行えるようにコネクタ１５用窓１４ａが形成されている。
回路基板１２には、例えば４個の電子部品１１、１１、・・・（上面側に３個、下面側に１個）が実装されており、回路基板１２に設けられた回路配線は、各電子部品１１、１１、・・・に接続されるとともに、コネクタ１５のピン端子１５ａにも接続されている。
また、回路基板１２における電子部品１１、１１、・・・が実装されている部分にはサーマルビア（スルーホール）１９が設けられている。
また、回路基板１２における電子部品１１、１１、・・・が実装されている部分にはサーマルビア（スルーホール）１９が設けられている。
回路基板１２の上面側に実装された３個の電子部品１１、１１、１１のうちの中央に位置する電子部品１１の下側には、サーマルビア１９が設けられるとともに、ベース１３における、前記サーマルビア１９の真下に位置する部位には矩形凸部２１が突設されており、前記回路基板１２の下面とベース１３の矩形凸部２１上面との間には、両者に接触するように高熱伝導層２０が介在せしめられている。高熱伝導層２０としては、ここでは、接着剤、グリース、放熱シートなどが用いられている。
また、回路基板１２の上面側に実装された３個の電子部品１１、１１、１１のうちの右端に位置する電子部品１１（の本体部分）は、回路基板１２の上面から浮かせられて取り付けられており、この電子部品１１と回路基板１２との間には隙間が形成されている。
以上の構成の箱型車載制御装置１では、電子部品１１、１１、・・・で発生した熱は、サーマルビア１９及び高熱伝導層２０を介して、ベース１３へと伝熱され、筺体１０から大気中へと放熱される。
［各実施例１〜９に形成される熱放射性コーティング層について］
各実施例（１〜９）においては、特定の部位に熱放射性コーティング層（３１、３２、３３、３４）が形成される。
この場合、回路基板１２には、電子部品１１及びコネクタ１５が実装された後に、その一方の面及び／又は他方の面に熱放射性コーティング層３１が形成（塗布）され、また、ベース１３及びカバー１４には、それらが所定寸法形状に作製された後に、それらの内面及び／又は外面に熱放射性コーティング層３２、３３が形成（塗布）され、また、コネクタ１５のピン端子１５ａには、回路基板１２側の連結接合部１５ｆからコネクタハウジング１５ｂまでの間の部分に熱放射性コーティング層３４が形成（塗布）される。
各実施例（１〜９）においては、特定の部位に熱放射性コーティング層（３１、３２、３３、３４）が形成される。
この場合、回路基板１２には、電子部品１１及びコネクタ１５が実装された後に、その一方の面及び／又は他方の面に熱放射性コーティング層３１が形成（塗布）され、また、ベース１３及びカバー１４には、それらが所定寸法形状に作製された後に、それらの内面及び／又は外面に熱放射性コーティング層３２、３３が形成（塗布）され、また、コネクタ１５のピン端子１５ａには、回路基板１２側の連結接合部１５ｆからコネクタハウジング１５ｂまでの間の部分に熱放射性コーティング層３４が形成（塗布）される。
塗布方法としては、ハケ塗布、吹付塗装、侵漬塗装等での塗布が好ましいが、塗布する対象物により、静電塗装、カーテン塗装、電着塗装等でもよい。材料塗布後、乾燥させ塗膜化する方法において、好ましくは自然乾燥、焼付等の方法を用いる。
熱放射性コーティング層（３１、３２、３３、３４）を形成する材料は、熱放射性を有する材料であれば特に限定されるものではないが、有機樹脂と無機粒子からなる複合材料が最も好ましい。この場合、無機粒子としては、従来公知のものを使用でき、特に限定されないが、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化チタン、ジルコニア、酸化鉄、酸化銅、酸化ニッケル、酸化コバルト、酸化リチウム、酸化亜鉛、二酸化珪素等のセラミックス粉末等が好ましい例として挙げられ、これらから少なくとも一つを配合することが望ましい。
前記セラミックス粉末を配合する場合、その平均粒子径は、特に限定されるわけではないが、０.０１〜２００μｍが好ましい。セラミックス粉末の平均粒子径が大きすぎる（２００μｍを超える）と、効率よく熱放射するための推奨膜厚を貫通してしまい、塗布膜の強度や被塗布体の接着強度及び密着力が低下する嫌いがある。それに対し、セラミックス粉末の平均粒子径が小さすぎる（０.０１μｍ未満である）と、セラミックス粉末がバインダーである有機樹脂に覆われてしまい、熱放射性能が低下する嫌いがある。
また、各熱放射性コーティング層は、その膜厚は、好ましくは約１μｍ〜２００μｍとされる。膜厚が厚いと吸収した熱を断熱しやすくなり、膜厚が薄いと熱放射性能が低下しやすくなる傾向があり、厚すぎたり薄すぎたりすると、電子部品及び回路基板から筐体（ベース及びカバー）への熱移動量が小さくなる。各熱放射性コーティング層の膜厚は、より好ましくは２０μｍ〜４０μｍとされ、膜厚が４０μｍよりも厚すぎると吸収した熱を断熱し、２０μｍよりも薄すぎると熱放射性能が低下し、電子部品１１、１１、・・・及び回路基板１２から筐体１０（ベース１３、カバー１４）への熱移動量が小さくなる。
前記有機樹脂としては、従来公知のものを使用でき、特に限定されないが、一例として、合成樹脂や水系エマルション樹脂が挙げられる。前記合成樹脂としては、フェノール樹脂、アルキド樹脂、メラミン尿素樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコン樹脂、酢酸ビニル樹脂、アクリル樹脂、塩化ゴム系樹脂、塩化ビニル樹脂、フッ素樹脂等を用いることができ、これらのうち最も好ましいのは、安価なアクリル樹脂である。また、水系エマルションとしては、シリコンアクリルエマルション、ウレタンエマルション、アクリルエマルション等を用いることができる。
次に、実施例１〜９を順次詳細に説明する。
次に、実施例１〜９を順次詳細に説明する。
［実施例１］
実施例１は、図２に示される如くに、電子部品１１が実装してある回路基板１２の下面（ベース１３側）における電子部品１１及び高熱伝導層２０以外の部分に、放射率０.８０以上の第一の熱放射性コーティング層３１が形成されるとともに、ベース１３の内面（詳しくは、第一の熱放射性コーティング層３１に対向している面）側に放射率０.８０以上の第二の熱放射性コーティング層３２が形成されている。また、回路基板１２の下面側に実装された電子部品１１の外周にも熱放射性コーティング層３１（３２）が形成されている。
実施例１は、図２に示される如くに、電子部品１１が実装してある回路基板１２の下面（ベース１３側）における電子部品１１及び高熱伝導層２０以外の部分に、放射率０.８０以上の第一の熱放射性コーティング層３１が形成されるとともに、ベース１３の内面（詳しくは、第一の熱放射性コーティング層３１に対向している面）側に放射率０.８０以上の第二の熱放射性コーティング層３２が形成されている。また、回路基板１２の下面側に実装された電子部品１１の外周にも熱放射性コーティング層３１（３２）が形成されている。
実施例１において、熱放射性コーティング層３１、３２には、酸化チタンをアクリル樹脂に対して４５％含有させた材料を用い、回路基板１２にハケ塗布で、８０℃、３０分で加熱乾燥させ、膜厚が３０μｍになるように塗装した。
このように第一の熱放射性コーティング層３１及び第二の熱放射性コーティング層３２が形成されることにより、高熱放射面積が増大せしめられるとともに、発熱素子を含んだ電子部品１１、１１、・・・から発生する熱及び回路基板１２に伝導した熱は、回路基板１２やサーマルビア１９を介して第一の熱放射性コーティング層３１に伝熱されて第一の熱放射性コーティング層３１から熱放射され、対向面である第二の熱放射性コーティング層３２で熱吸収されるので、電子部品１１、１１、・・・及び回路基板１２からベース１３（筐体１０）への熱移動量を増大させることができる。
そのため、箱型車載制御装置１の放熱性を向上させることができ、これによって、電子部品１１、１１、・・・をはじめとする箱型車載制御装置１の筐体１０内の温度を低く抑えることができ、装置の信頼性が増すものとなる。
また、電子部品１１が実装されていない回路基板１２面に第一の熱放射性コーティング層３１を形成することにより、電子部品１１からの熱がサーマルビア１９を介して第一の熱放射性コーティング層３１へ伝熱され、該コーティング層３１が熱放射する。そのため電子部品１１からベース１３への放熱を促進できる。
なお、第一の熱放射性コーティング層３１と第二の熱放射性コーティング層３２の膜厚は、前述したように好ましくは約１μｍ〜２００μｍとされ、より好ましくは２０μｍ〜４０μｍとされる。
第一の熱放射性コーティング層３１と第二の熱放射性コーティング層３２は異なる組成であってもよいが、好ましいのは、それぞれに含まれているフィラが同一である、もしくは１２００〜５００cm-1（波長をcmで表しその逆数をとったもの）の赤外吸収領域において吸光度０.５以上で重複している組成である。これにより、第一の熱放射性コーティング層３１が放射した熱を、第二の熱放射性コーティング層３２が効率良く熱吸収することができる。
電子部品１１と回路基板１２間に隙間がある状態で電子部品１１が実装されている場合（図２において右端に位置している電子部品１１）、熱放射性コーティング層３１がこの隙間や電子部品１１の裏側に形成されていることが好ましい（後述する実施例３、４では前記隙間に熱放射性コーティング層３１が形成されている）。これにより電子部品１１から発生した熱を第一の熱放射性コーティング層３１が熱吸収し、回路基板１２への熱移動量を高めることができる。
第一の熱放射性コーティング層３１と第二の熱放射性コーティング層３２は各基材に直接塗布されていることが好ましい。例えば回路基板１２において、防湿材等の表面処理した後に熱放射性コーティング層を形成すると、回路基板１２表面と熱放射性コーティング層の表面間は膜厚になり、熱移動量が小さくなり、放熱性が低下する。
第一の熱放射性コーティング層３１と、第二の熱放射性コーティング層３２は各面の全面に限らず、一部分、特に発熱部品とその周囲のみに形成するようにしてもよい。これにより、コーティング層３１、３２を形成するための塗料使用量を削減することができる。
また、第二の熱放射性コーティング層３２が内面側に形成されたベース１３の外面側に放熱フィンを設けることにより、回路基板１２及び電子部品１１から筺体１０が吸収した熱を大気中に放熱しやすくなる。
さらに、第一の熱放射性コーティング層３１と第二の熱放射性コーティング層３２の表面状態を粗くすること（微細な凸凹を形成すること等）で、コーティング層３１、３２の表面積が増加し、第一の熱放射性コーティング層３１と第二の熱放射性コーティング層３２の熱移動量が増大し、これによって、放熱性が向上する。
［実施例２］
実施例２においては、図３に示される如くに、回路基板１２における、熱源５０（例えば車載エンジン）に対向していない側（ベース１３側）の面に放射率０.８０以上の第一の熱放射性コーティング層３１が形成されるとともに、ベース１３における内面（詳しくは、第一の熱放射性コーティング層３１に対向している上面）に、放射率０.８０以上の第二の熱放射性コーティング層３２が形成され、さらに、第二の熱放射性コーティング層３２が内面側に形成されたベース１３の外面（下面）側に、放射率０.８０以上の第三の熱放射性コーティング層３３が形成されている。
実施例２においては、図３に示される如くに、回路基板１２における、熱源５０（例えば車載エンジン）に対向していない側（ベース１３側）の面に放射率０.８０以上の第一の熱放射性コーティング層３１が形成されるとともに、ベース１３における内面（詳しくは、第一の熱放射性コーティング層３１に対向している上面）に、放射率０.８０以上の第二の熱放射性コーティング層３２が形成され、さらに、第二の熱放射性コーティング層３２が内面側に形成されたベース１３の外面（下面）側に、放射率０.８０以上の第三の熱放射性コーティング層３３が形成されている。
かかる実施例２では、熱源５０側（回路基板１２の上面及びカバー１４の内外面）に熱放射性コーティング層が形成されていないことで、熱源５０からの熱吸収を高まらせずに、第一の熱放射性コーティング層３１と第二の熱放射性コーティング層３２を介してベース１３に移動した熱を、第三の熱放射性コーティング層３３で大気中に熱放射させることができる。
これにより、実施例１に比べて、回路基板１２及び電子部品１１から大気中への熱移動量を増大させることでき、その結果、箱型車載制御装置１の放熱性を一層向上させることができ、これによって、電子部品１１、１１、・・・をはじめとする箱型車載制御装置１の筐体１０内の温度を一層低く抑えることができ、装置の信頼性が増すものとなる。
第一の熱放射性コーティング層３１と第二の熱放射性コーティング層３２と第三の熱放射性コーティング層３３は異なる組成であってもよいが、好ましいのは、それぞれに含まれているフィラが同一である、もしくは１２００〜５００cm-1の赤外吸収領域において吸光度０.５以上で重複している組成である。このようにされることにより、第一の熱放射性コーティング層３１が放射した熱を、第二の熱放射性コーティング層３２が効率良く熱吸収し、第三の熱放射性コーティング層３３が放熱することができる。そのため放熱性が向上する。
第三の熱放射性コーティング層３３の膜厚等の仕様は、第一の熱放射性コーティング層３１、第二の熱放射性コーティング層３２と同様であり、膜厚は約１μｍ〜２００μｍが好ましく、より好ましくは２０μｍ〜４０μｍとされる。膜厚が厚すぎると吸収した熱を断熱し、薄すぎると熱放射性能が低下し、ベース１３から大気中への熱移動量が小さくなる。
第三の熱放射性コーティング層３３の表面状態を粗くすること（微細な凸凹を形成すること等）で、コーティング層３３の表面積が増加し、放熱性が一層向上する。
第三の熱放射性コーティング層３３の表面状態を粗くすること（微細な凸凹を形成すること等）で、コーティング層３３の表面積が増加し、放熱性が一層向上する。
［実施例３］
実施例３においては、図４に示される如くに、電子部品１１が実装された回路基板１２のカバー１４側の面（上面）に放射率０.８０以上の第一の熱放射性コーティング層３１が形成されるとともに、カバー１４の内面（詳しくは、第一の熱放射性コーティング層３１に対向している下面）側に放射率０.８０以上の第二の熱放射性コーティング層３２が形成されている。ここでは、第一の熱放射性コーティング層３１は、回路基板１２の上面側に実装されている電子部品１１、１１、１１を覆うように形成されている。
また、回路基板１２との間に隙間が形成されている、右端に位置している電子部品１１については、第一の熱放射性コーティング層３１が前記隙間を埋めるように形成されている。
実施例３においては、図４に示される如くに、電子部品１１が実装された回路基板１２のカバー１４側の面（上面）に放射率０.８０以上の第一の熱放射性コーティング層３１が形成されるとともに、カバー１４の内面（詳しくは、第一の熱放射性コーティング層３１に対向している下面）側に放射率０.８０以上の第二の熱放射性コーティング層３２が形成されている。ここでは、第一の熱放射性コーティング層３１は、回路基板１２の上面側に実装されている電子部品１１、１１、１１を覆うように形成されている。
また、回路基板１２との間に隙間が形成されている、右端に位置している電子部品１１については、第一の熱放射性コーティング層３１が前記隙間を埋めるように形成されている。
このように第一の熱放射性コーティング層３１及び第二の熱放射性コーティング層３２が形成されることにより、高熱放射面積が増大せしめられるとともに、発熱素子を含んだ電子部品１１、１１、・・・から発生する熱及び回路基板１２に伝導した熱は、第一の熱放射性コーティング層３１に伝熱されて第一の熱放射性コーティング層３１から熱放射され、対向面である第二の熱放射性コーティング層３２で熱吸収されるので、電子部品１１、１１、・・・及び回路基板１２からカバー１４（筐体１０）への熱移動量を増大させることができ、その結果、箱型車載制御装置１の放熱性を向上させることができ、これによって、電子部品１１、１１、・・・をはじめとする箱型車載制御装置１の筐体１０内の温度を低く抑えることができ、装置の信頼性が増すものとなる。
また、電子部品１１が実装されていない回路基板１２面に第一の熱放射性コーティング層３１を形成することにより、電子部品１１からの熱がサーマルビア１９を介して第一の熱放射性コーティング層３１へ伝熱され、該コーティング層３１が熱放射する。そのため電子部品１１からカバー１４への放熱を促進できる。
また、第二の熱放射性コーティング層３２が内面側に形成されたカバー１４の外面側に放熱フィンを設けることにより、回路基板１２及び電子部品１１から筺体が吸収した熱を大気中に放熱しやすくなる。
さらに、第一の熱放射性コーティング層３１と第二の熱放射性コーティング層３２の表面状態を粗くすること（微細な凸凹を形成すること等）で、コーティング層３１、３２の表面積が増加し、第一の熱放射性コーティング層３１と第二の熱放射性コーティング層３２の熱移動量が増大し、これによって、放熱性が向上する。
第一の熱放射性コーティング層３１及び第二の熱放射性コーティング層３２の仕様等は、前述した実施例１、２と同じであるので省略する。
［実施例４］
実施例４においては、図５に示される如くに、回路基板１２における、熱源５０（例えば車載エンジン）に対向していない側（カバー１４側）の面に放射率０.８０以上の第一の熱放射性コーティング層３１が形成されるとともに、カバー１４における内面（詳しくは、第一の熱放射性コーティング層３１に対向している下面）に、放射率０.８０以上の第二の熱放射性コーティング層３２が形成され、さらに、第二の熱放射性コーティング層３２が内面側に形成されたカバー１４の外面（上面）側に、放射率０.８０以上の第三の熱放射性コーティング層３３が形成されている。
実施例４においては、図５に示される如くに、回路基板１２における、熱源５０（例えば車載エンジン）に対向していない側（カバー１４側）の面に放射率０.８０以上の第一の熱放射性コーティング層３１が形成されるとともに、カバー１４における内面（詳しくは、第一の熱放射性コーティング層３１に対向している下面）に、放射率０.８０以上の第二の熱放射性コーティング層３２が形成され、さらに、第二の熱放射性コーティング層３２が内面側に形成されたカバー１４の外面（上面）側に、放射率０.８０以上の第三の熱放射性コーティング層３３が形成されている。
かかる実施例４では、熱源５０側（回路基板１２の下面及びベース１３の内外面）に熱放射性コーティング層が形成されていないことで、熱源５０からの熱吸収を高まらせずに、第一の熱放射性コーティング層３１と第二の熱放射性コーティング層３２を介してカバー１４に移動した熱を、第三の熱放射性コーティング層３３で大気中に熱放射させることができる。
これにより、実施例３に比べて、回路基板１２及び電子部品１１から大気中への熱移動量を増大させることでき、その結果、箱型車載制御装置１の放熱性を一層向上させることができ、これによって、電子部品１１、１１、・・・をはじめとする箱型車載制御装置１の筐体１０内の温度を一層低く抑えることができ、装置の信頼性が増すものとなる。
第一の熱放射性コーティング層３１、第二の熱放射性コーティング層３２、第三の熱放射性コーティング層３３の仕様等は、前述した実施例１、２、３と同じであるので省略する。
［実施例５］
実施例５について、実施例１〜４と異なる部分について説明する。本実施例５では、図６、図７に示される如くに、実施例１と同様に第一の熱放射性コーティング層３１、第二の熱放射性コーティング層３２が形成されるとともに、コネクタ１５のピン端子１５ａにおける回路基板１２側の連結接合部１５ｆからコネクタハウジング１５ｂまでの間の部分の全周を覆うように、放射率０.８０以上の第四の熱放射性コーティング層３４が形成されている。
実施例５について、実施例１〜４と異なる部分について説明する。本実施例５では、図６、図７に示される如くに、実施例１と同様に第一の熱放射性コーティング層３１、第二の熱放射性コーティング層３２が形成されるとともに、コネクタ１５のピン端子１５ａにおける回路基板１２側の連結接合部１５ｆからコネクタハウジング１５ｂまでの間の部分の全周を覆うように、放射率０.８０以上の第四の熱放射性コーティング層３４が形成されている。
これにより、電子部品１１、１１、・・・及び回路基板１２からピン端子１５ａに伝わる熱は、第四の熱放射性コーティング層３４で吸収されるとともに、ピン端子１５ａから、これに接続される外部コネクタ（図示せず）及びケーブルへ伝えられ、筺体１０外に放熱される。そのため、実施例１に比べて、回路基板１２及び電子部品１１から外部（大気中）への熱移動量を増大させることでき、その結果、箱型車載制御装置１の放熱性を一層向上させることができ、これによって、電子部品１１、１１、・・・をはじめとする箱型車載制御装置１の筐体１０内の温度を一層低く抑えることができ、装置の信頼性が増すものとなる。
なお、第四の熱放射性コーティング層３４は、必ずしもピン端子１５ａの全て（全周・全長）を覆う必要はない。これによりコーティングの塗料使用量を削減することができる。
また、好ましい態様では、第四の熱放射性コーティング層３４は、図７を参照すればよくわかるように、各ピン端子１５ａと該ピン端子１５ａが挿着されたハウジング１５ｂの通し孔１５ｃとの間を埋めるように、言い換えれば、各通し孔１５ｃの内端部と各ピン端子１５ａとの間に形成される微小な隙間部分１５ｇを封止（シール）するように形成される（前記隙間部分１５ｇより第四の熱放射性コーティング層３４の膜厚を厚くする等して前記隙間部分１５ｇを覆うように塗布する）。このように、ピン端子１５ａと通し孔１５ｃとの間をシールすることで、箱型車載制御装置１（筐体１０）内への外部からの浸水を防ぐことができる。
第四の熱放射性コーティング層３４の仕様は、第一、第二、第三の熱放射性コーティング層３１、３２、３３と同様であり、その膜厚は、好ましくは約１μｍ〜２００μｍとされ、より好ましくは膜厚が２０μｍ〜４０μｍとされる。
なお、第一の熱放射性コーティング層３１と、第二の熱放射性コーティング層３２と、第四の熱放射性コーティング層３４は異なる組成であってもよいが、好ましいのは、それぞれに含まれているフィラが同一である、もしくは１２００〜５００cm-1の赤外吸収領域において吸光度０.５以上で重複している組成である。これにより、第一の熱放射性コーティング層３１が放射した熱を、第二の熱放射性コーティング層３２及び第四の熱放射性コーティング層３４が効率よく熱吸収することができる。そのため放熱性が向上する。
また、第四の熱放射性コーティング層３４の表面状態を粗くすること（微細な凸凹を形成すること等）で、コーティング層３４の表面積が増加し、熱吸収性が向上する。
また、第四の熱放射性コーティング層３４の表面状態を粗くすること（微細な凸凹を形成すること等）で、コーティング層３４の表面積が増加し、熱吸収性が向上する。
［実施例６、７、８、９］
実施例６、７、８、９は、それぞれ図８、図９、図１０、図１１に示される如くに、実施例２、実施例３、実施例４、実施例１＋実施例３、の構成に加えて、コネクタ１５のピン端子１５ａにおける回路基板１２との連結接合部１５ｆからコネクタハウジング１５ｂまでの間の部分を覆うように、放射率０.８０以上の第四の熱放射性コーティング層３４が形成されている。
実施例６、７、８、９は、それぞれ図８、図９、図１０、図１１に示される如くに、実施例２、実施例３、実施例４、実施例１＋実施例３、の構成に加えて、コネクタ１５のピン端子１５ａにおける回路基板１２との連結接合部１５ｆからコネクタハウジング１５ｂまでの間の部分を覆うように、放射率０.８０以上の第四の熱放射性コーティング層３４が形成されている。
これにより、各実施例２、３、４、１＋３、の作用効果に加えて第四の熱放射性コーティング層３４が形成されたことによる作用効果が加えられ、回路基板１２及び電子部品１１から外部（大気中）への熱移動量をさらに増大させることでき、その結果、箱型車載制御装置１の放熱性を一層向上させることができ、これによって、電子部品１１、１１、・・・をはじめとする箱型車載制御装置１の筐体１０内の温度を一層低く抑えることができ、装置の信頼性が増すものとなる。
各熱放射性コーティング層３１、３２、３３、３４の仕様等は、前述した実施例１〜５と同じであるので省略する。
各熱放射性コーティング層３１、３２、３３、３４の仕様等は、前述した実施例１〜５と同じであるので省略する。
本発明に係る箱型車載制御装置１の各実施例の作用効果を確認すべく、次のような比較例１、比較例２を用意して、比較試験を行った。
［比較例１］
比較例１は、図１２に示される如くに、箱型車載制御装置１に熱放射性コーティング層３１、３２、３３、３４のいずれもが形成されていない構成である。このため、発熱素子を含んだ電子部品１１からの発熱及び回路基板１２に伝導した熱の熱移動量が小さく、放熱性が不十分である。
比較例１は、図１２に示される如くに、箱型車載制御装置１に熱放射性コーティング層３１、３２、３３、３４のいずれもが形成されていない構成である。このため、発熱素子を含んだ電子部品１１からの発熱及び回路基板１２に伝導した熱の熱移動量が小さく、放熱性が不十分である。
［比較例２］
比較例２は、図１３に示される如くに、箱型車載制御装置１の回路基板１２の片面（下面）のみに第一の熱放射性コーティング層３１が形成された構成である。このため、発熱素子を含んだ電子部品１１からの発熱及び回路基板１２に伝導した熱は熱放射されるが、対向面による熱吸収は望めない。
比較例２は、図１３に示される如くに、箱型車載制御装置１の回路基板１２の片面（下面）のみに第一の熱放射性コーティング層３１が形成された構成である。このため、発熱素子を含んだ電子部品１１からの発熱及び回路基板１２に伝導した熱は熱放射されるが、対向面による熱吸収は望めない。
実施例１，２，５，６及び比較例１，２の箱型車載制御装置１の構成と放熱効果を表１に示す。表１から、回路基板１２、ベース１３、カバー１４、コネクタ１５のピン端子１５ａの特定部位に熱放射性コーティング層３１、３２、３３、３４が形成されていることで、発熱素子を含んだ電子部品１１からの発熱及び回路基板１２に伝導した熱の移動量が増え、放熱性が向上することが理解されよう。
１ 箱型車載制御装置
１０ 筐体
１１ 電子部品
１２ 回路基板
１３ ベース
１４ カバー
１５ コネクタ
１５ａ ピン端子
１５ｂ ハウジング
１５ｃ 通し孔
１９ サーマルビア
２０ 高熱伝導層
３１ 第一の熱放射性コーティング層
３２ 第二の熱放射性コーティング層
３３ 第三の熱放射性コーティング層
３４ 第四の熱放射性コーティング層
５０ 熱源
１０ 筐体
１１ 電子部品
１２ 回路基板
１３ ベース
１４ カバー
１５ コネクタ
１５ａ ピン端子
１５ｂ ハウジング
１５ｃ 通し孔
１９ サーマルビア
２０ 高熱伝導層
３１ 第一の熱放射性コーティング層
３２ 第二の熱放射性コーティング層
３３ 第三の熱放射性コーティング層
３４ 第四の熱放射性コーティング層
５０ 熱源
Claims (17)
- 電子部品が実装された回路基板と、該回路基板が固定されるベースと、前記回路基板を覆うように前記ベースに組み付けられるカバーと、を備えた箱型車載制御装置であって、
前記回路基板の少なくとも片面に第一の熱放射性コーティング層が形成されるとともに、該第一の熱放射性コーティング層に対向した前記ベース及び／又はカバーの内面側に第二の熱放射性コーティング層が形成されていることを特徴とする箱型車載制御装置。 - 電子部品が実装された回路基板と、該回路基板が固定されるベースと、前記回路基板を覆うように前記ベースに組み付けられるカバーと、を備えた箱型車載制御装置であって、
前記回路基板の片面に第一の熱放射性コーティング層が形成されるとともに、該第一の熱放射性コーティング層に対向した前記ベースもしくはカバーの内面側に第二の熱放射性コーティング層が形成され、かつ、該第二の熱放射性コーティング層が内面側に形成されたベースもしくはカバーの外面側に第三の熱放射性コーティング層が形成されていることを特徴とする箱型車載制御装置。 - 前記回路基板に、該回路基板と外部とを電気的に接続するための、所要本数のピン端子と、該ピン端子が挿着される通し孔が設けられたハウジングとを持つコネクタが設けられ、前記ピン端子における前記回路基板側の連結接合部から前記ハウジングまでの間の部分の一部ないし全部を覆うように第四の熱放射性コーティング層が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の箱型車載制御装置。
- 前記第四の熱放射性コーティング層は、前記各ピン端子と前記通し孔との間に形成される微小隙間部分を封止するように形成されていることを特徴とする請求項３に記載の箱型車載制御装置。
- 当該装置に形成されている二つ、三つ、又は四つの熱放射性コーティング層の赤外吸収領域が重複していることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の箱型車載制御装置。
- 前記回路基板における電子部品が実装されている部分に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から５のいずれかに記載の箱型車載制御装置。
- 前記第一の熱放射性コーティング層は、前記回路基板とそれに浮かせた状態で実装された電子部品との間に形成された隙間部分にも形成されていることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の箱型車載制御装置。
- 前記第二の熱放射性コーティング層が形成されたカバーもしくはベースの外面側に放熱フィンが設けられていることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の箱型車載制御装置。
- 前記各熱放射性コーティング層の表面状態が粗くされていることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の箱型車載制御装置。
- 前記各熱放射性コーティング層を形成する材料として、有機樹脂に無機粒子を配合してなる複合材料が用いられていることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の箱型車載制御装置。
- 前記無機粒子として、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化チタン、ジルコニア、酸化鉄、酸化銅、酸化ニッケル、酸化コバルト、酸化リチウム、酸化亜鉛、二酸化珪素等のセラミックス粉末のうちの少なくとも一つが用いられていることを特徴とする請求項１０に記載の箱型車載制御装置。
- 前記セラミックス粉末として、平均粒子径が０.０１〜２００μｍのものが用いられていることを特徴とする請求項１１に記載の箱型車載制御装置。
- 前記有機樹脂として、合成樹脂又は水系エマルション樹脂が用いられていることを特徴とする請求項１０から１２のいずれかに記載の箱型車載制御装置。
- 前記合成樹脂として、フェノール樹脂、アルキド樹脂、メラミン尿素樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコン樹脂、酢酸ビニル樹脂、アクリル樹脂、塩化ゴム系樹脂、塩化ビニル樹脂、及びフッ素樹脂のうちのいずれかが用いられていることを特徴とする請求項１３に記載の箱型車載制御装置。
- 前記水系エマルション樹脂として、シリコンアクリルエマルション、ウレタンエマルション、アクリルエマルションのうちのいずれかが用いられていることを特徴とする請求項１３に記載の箱型車載制御装置。
- 前記各熱放射性コーティング層の膜厚は、１μｍ〜２００μｍとされていることを特徴とする請求項１から１５のいずれかに記載の箱型車載制御装置。
- 前記各熱放射性コーティング層の膜厚は、２０μｍ〜４０μｍとされていることを特徴とする請求項１から１５のいずれかに記載の箱型車載制御装置。
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