JP2021068717A - Electronic control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子制御装置に関する。 The present invention relates to an electronic control device.
車両には、車室内やエンジンルーム内等に、エンジンコントロールユニットまたは自動変速機コントロールユニット等の電子制御装置が搭載されている。これら電子制御装置は、例えば、制御基板と、制御基板に実装されたコネクタと、制御基板を収容する筐体と、筐体内の防水性を確保するシール部材等から構成されている。 The vehicle is equipped with an electronic control device such as an engine control unit or an automatic transmission control unit in the vehicle interior, the engine room, or the like. These electronic control devices are composed of, for example, a control board, a connector mounted on the control board, a housing for accommodating the control board, a seal member for ensuring waterproofness in the housing, and the like.
近年、電子制御装置の機能増加に伴い、電子部品の発熱量は益々増加する傾向にある。さらに、電子制御装置を構成する部品点数の増加に伴って、組み立て工程が複雑化した場合、生産性が低下してしまう。このために、電子制御装置の高放熱化と、生産性向上とが重要となる。 In recent years, with the increase in the functions of electronic control devices, the amount of heat generated by electronic components tends to increase more and more. Further, when the assembling process is complicated due to the increase in the number of parts constituting the electronic control device, the productivity is lowered. For this reason, it is important to increase the heat dissipation of the electronic control device and improve the productivity.
特許文献1の電子制御装置では、電子部品が実装されると共に一対の金属部材を表面、裏面の所定箇所に結合した状態の回路基板を筐体ベース内に組み込む。その際、回路基板を筐体ベース内でスライドさせて、筐体ベース内とコネクタ用開口部とを隔てる仕切壁の挿入穴に回路基板の端部を挿入し、コネクタ用開口部内で回路基板の一部が露出された後、筐体ベースに対して筐体カバーが装着固定される。これにより、一対の金属部材によって回路基板の表裏面が保持され、電子部品から発生した熱を筐体へと伝達させて外部へ放熱する。
In the electronic control device of
特許文献1記載の技術によれば、金属部材に回路基板の表裏面が保持されることによって、電子部品から発生した熱を筐体へと効率よく伝達できる。しかしながら、金属部材と筐体との接触面積が限られるため、放熱性を改善する余地はある。さらに、筐体ベース、筐体カバー、及び金属板が別部品となっているため、部品統合による更なる生産性向上が望まれる。
According to the technique described in
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、その目的は、放熱性及び生産性を向上させることができる電子制御装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an electronic control device capable of improving heat dissipation and productivity.
上記課題を解決すべく、本発明に従う電子制御装置は、一端側が開口部となる有底筒状の樹脂ケースと、前記開口部から前記樹脂ケース内に挿入される制御基板と、前記樹脂ケースに固定される金属板とを備える電子制御装置であって、前記樹脂ケースの前記開口部側には、前記金属板の一端部を固定する開口部側保持部が設けられ、前記金属板の制御基板との対向面は、前記開口部側保持部の前記制御基板との対向面に対して同一面または前記制御基板側に配置される。 In order to solve the above problems, an electronic control device according to the present invention includes a bottomed tubular resin case having an opening on one end side, a control substrate inserted into the resin case through the opening, and the resin case. An electronic control device including a metal plate to be fixed, wherein an opening side holding portion for fixing one end of the metal plate is provided on the opening side of the resin case, and a control substrate of the metal plate is provided. The surface facing the opening side holding portion is arranged on the same surface as the surface facing the control board or on the control board side.
本発明によれば、放熱性及び生産性を向上させることができる。 According to the present invention, heat dissipation and productivity can be improved.
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。本実施形態では、例えば、自動車に搭載されるエンジンコントロールユニットや自動変速機コントロールユニットなどに用いられる電子制御装置の放熱性と生産性を両立させる。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, for example, both heat dissipation and productivity of an electronic control device used in an engine control unit or an automatic transmission control unit mounted on an automobile are achieved.
図1〜図3を用いて実施例を説明する。図1は、電子制御装置1の外観を示す。図2は、電子制御装置1の組立て手順を示す。
Examples will be described with reference to FIGS. 1 to 3. FIG. 1 shows the appearance of the
本実施例の電子制御装置1は、「樹脂ケース」の一例としてのケーシング2と、ケーシング2内に収容される制御基板アッセンブリ3(図2参照)と、ケーシング2にインサート固定される平板状の金属板4(図2参照)とを備える。
The
ケーシング2は、一端側が開口部23(図2参照)となる有底筒状に形成されている。ケーシング2は、樹脂から射出成形される。ケーシング2の材料には、PBT(Poly−Butylene−Terephthalate)、PA(Poly−Amide)66、PPS(Poly−Phenylene−Sulfide)等の、軽量で耐熱性に優れる樹脂を用いるのが好ましい。ケーシング2の両側部には、図示せぬ車両へ固定するための車両固定部22がそれぞれ設けられている。
The
制御基板アッセンブリ3は、その一端側に複数のコネクタ7が設けられている。各コネクタ7とケーシング2との間にそれぞれ接着性を有するシール材(不図示)等を塗布し、制御基板アッセンブリ3をケーシング2に組付けると、各コネクタ7がシール材等を介してケーシング2の開口部23を液密にシールする。シール材は、電子制御装置1に防水性が必要な場合に塗布してもよい。シール材の硬化タイプは、熱硬化または湿度硬化どちらでもよい。シール材等を介して各コネクタ7とケーシング2の開口部23とを液密にシールすることにより、電子制御装置1の内部への異物や水等の浸入を防ぐことができる。
The
図2(a)に示すように、制御基板6は、例えば、ガラスエポキシ樹脂等をベースとしたプリント配線基板61と、プリント配線基板61に実装された電子部品62とを含んで構成される。プリント配線基板61に電子部品62を接続する際は、例えば、Sn−Cuはんだ、Sn−Ag−Cuはんだ、Sn−Ag−Cu−Biはんだ等の鉛フリーはんだを用いる。電子部品62としては、例えば、マイクロプロセッサ、メモリ、その他集積回路、コンデンサ、抵抗等がある。電子部品62は、プリント配線基板61の片面または両面に実装することができる。
As shown in FIG. 2A, the
図2(b)は、コネクタ7を示す。コネクタ7は、制御基板6を車両内の他の電子回路(図示せず)に接続するためのものである。コネクタ7は、制御基板6と車両側ハーネス(不図示)とを接続するためのコネクタ端子72と、コネクタ端子72を規定のピッチに整列させ、かつ保持するためのコネクタハウジング71とを備える。
FIG. 2B shows the
コネクタハウジング71には、図2中の上側に突出する上側施蓋部711と、図2中の下側に突出する下側施蓋部712とが一体的に設けられている。これら各施蓋部711,712によって、制御基板アッセンブリ3をケーシング2に組み付けて固定した際に、ケーシング2の開口部23が施蓋される。
The
コネクタ端子72の材料は、導電性、小型化、コストの観点から、銅または銅合金であるのが好ましい。コネクタハウジング71の材料には、例えば、PBT(Poly−Butylene−Terephthalate)、PA(Poly−Amide)66、PPS(Poly−Phenylene−Sulfide)等の、軽量で耐熱性に優れる樹脂を用いるのが好ましい。 The material of the connector terminal 72 is preferably copper or a copper alloy from the viewpoint of conductivity, miniaturization, and cost. As the material of the connector housing 71, for example, it is preferable to use a lightweight resin having excellent heat resistance, such as PBT (Poly-Butylene-Terethate), PA (Poly-Amide) 66, and PPS (Poly-Phyrene-Sulfide). ..
図2(c)に示すように、コネクタ端子72と制御基板6とは、コネクタ端子72が挿入された制御基板6のスルーホール部63を、Sn−Cuはんだ、Sn−Ag−Cuはんだ、Sn−Ag−Cu−Biはんだ等の鉛フリーはんだを用いて接続する。これにより、コネクタ7が制御基板6に取り付けられて、制御基板アッセンブリ3が製造される。なお、コネクタ7のタイプは、面実装タイプまたはプレスフィットタイプのいずれであってもよい。
As shown in FIG. 2C, the connector terminal 72 and the
図2(d)に示すように、ケーシング2内には、基板収容空間21が形成されている。ケーシング2の開口部23に対向する面(以下、奥面)には、制御基板6の一端側がスライドしながら挿入されるガイド溝24が設けられている。ケーシング2の開口部23側には、制御基板6がスライドしながら挿入される溝状の基板取付部が設けられてもよい。
As shown in FIG. 2D, a
ケーシング2における図2中の下側の面(以下、底面)には、金属板4の一端部(開口部23側)をインサート固定する開口部側保持部26と、金属板4の他端部をインサート固定する段差部25とが設けられている。開口部側保持部26は、ケーシング2の底面の開口部23側に設けられている。段差部25は、ケーシング2の底面の奥面側隅に設けられている。段差部25は、ケーシング2の奥面が底面からガイド溝24に亘って突出するようにして設けられている。
On the lower surface (hereinafter, bottom surface) in FIG. 2 of the
金属板4の材料は、放熱性の観点から、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄または鉄合金のいずれかであってもよい。金属板4は、ケーシング2を樹脂成形する際に、金型にインサートされてもよい。
The material of the
図2(e)に示すように、制御基板6の一端側がケーシング2の奥面に当接して停止するまで、制御基板6の一端側をスライドしながら基板取付部24に挿入することによって、ケーシング2内に制御基板アッセンブリ3を取り付ける。
As shown in FIG. 2E, the casing is inserted into the
図3は、第1実施例に係る電子制御装置を従来の電子制御装置と比較した図である。図3(a)は、従来の電子制御装置の断面図であり、図3(b)は、第1実施例に係る電子制御装置の断面図であり、図3(c)は、第1実施例の一つの変形例に係る電子制御装置の断面図であり、図3(d)は、各電子制御装置の特性を比較した図である。 FIG. 3 is a diagram comparing the electronic control device according to the first embodiment with the conventional electronic control device. FIG. 3A is a cross-sectional view of a conventional electronic control device, FIG. 3B is a cross-sectional view of the electronic control device according to the first embodiment, and FIG. 3C is a first embodiment. It is sectional drawing of the electronic control apparatus which concerns on one modification of the example, and FIG. 3D is a figure which compared the characteristic of each electronic control apparatus.
図3(a)に示すように、従来の電子制御装置の開口部側保持部126は、金属板4のケーシング2の開口部23側の端部(以下、一端部)のうち先端面及び図3中の上下両面(以下、表裏両面)を樹脂で覆っている。この時、金属板4の制御基板6との対向面は、開口部側保持部126の制御基板6との対向面よりも制御基板6とは反対側(ケーシング2の外側)に配置されており、制御基板6の金属板4側に実装される電子部品62と、金属板4とのクリアランスは、距離Aとなる。
As shown in FIG. 3A, the opening
図3(b)に示すように、第1実施例に係る電子制御装置の開口部側保持部26は、金属板4の一端部のうち先端面及び図3中の下面(以下、裏面)を樹脂で覆っている。この時、金属板4の制御基板6との対向面は、開口部側保持部26の制御基板6との対向面に対して同一面に配置されている。制御基板6の金属板4側に実装される電子部品62と、金属板4とのクリアランスは、距離B(B<A)となる。これにより、金属板4を制御基板6に近接させることができる。したがって、電子部品62から発生した熱を金属板4を介して大気に放熱する過程において、図3(d)に示すように、図3(b)の電子制御装置の放熱性は、図3(a)の従来の電子制御装置の放熱性よりも優れる。なお、電子部品62と金属板4との間には、使用環境に応じて、熱伝導材を配置してもよい。
As shown in FIG. 3B, the opening
次に、ケーシング2の生産性について説明する。図3(a)の電子制御装置は、金属板4の一端部のうち先端面及び表裏両面を樹脂で覆う構造であるため、ケーシング2を金型で樹脂成形する際に、開口部側保持部126の内縁に形成される段差がアンダーカットとなる。このため、ケーシング2を樹脂成形した後に、金型を分割する必要があり、金型構造及び樹脂成形プロセスが複雑化してしまう。
Next, the productivity of the
これに対し、図3(b)の電子制御装置は、金属板4の制御基板6との対向面は、開口部側保持部26の制御基板6との対向面に対して同一面に配置されているため、金型構造及び樹脂成形プロセスを簡略化でき、ケーシング2の生産性が向上する。
On the other hand, in the electronic control device of FIG. 3B, the surface of the
次に、防水信頼性について説明する。図3(b)の電子制御装置は、金属板4の一端部のうち片面(図2中の上側の表面)が樹脂で覆われていないため、開口部側保持部26の樹脂と金属板4との密着面積が小さくなり、図3(a)の電子制御装置よりも防水信頼性が劣ってしまう。
Next, waterproof reliability will be described. In the electronic control device of FIG. 3B, since one surface (upper surface in FIG. 2) of one end of the
そこで、図3(c)に示すように、例えば、金属板4の一端部には、金属板4の他の部分よりも板厚が薄い薄肉部41が形成されてもよい。これにより、制御基板6の金属板4側に実装される電子部品62と、金属板4とのクリアランスは、距離C(C=B)となる。したがって、金属板4を制御基板6に近接しつつ、図3(b)の電子制御装置よりも、開口部側保持部26の樹脂と金属板4との密着面積を広くでき、防水信頼性を向上させることができる。
Therefore, as shown in FIG. 3C, for example, a
薄肉部41は、金属板4の制御基板6側が切り欠かれて形成されてもよい。これにより、開口部側保持部26の樹脂を薄肉部41の制御基板6側に充填させ易くなる。この結果、開口部側保持部26の樹脂と金属板4との密着面積が増加し、より強固に金属板4を固定することができ、防水信頼性を向上させることができる。
The thin-
本実施例によれば、金属板4の制御基板6との対向面は、開口部側保持部26の制御基板6との対向面に対して同一面に配置されるので、ケーシング2を金型で樹脂成形する際の生産性を高めつつ、金属板4を制御基板6に近接させて、制御基板6の放熱性を向上させることができる。
According to this embodiment, the surface of the
さらに、ケーシング2には金属板4がインサート固定されているため、ケーシング2が複数の別部品から構成されている場合に比べて、ケーシング2の生産性を向上させることができる。
Further, since the
さらに、ケーシング2の内面には、制御基板6がスライドしながら挿入されるガイド溝24が形成されているので、ケーシング2内に制御基板6をガイド溝24に案内させながら挿入することができる。
Further, since the
図4を用いて第2実施例を説明する。本実施例を含む以下の各実施例では、第1実施例との相違を中心に説明する。 The second embodiment will be described with reference to FIG. In each of the following examples including this embodiment, the differences from the first embodiment will be mainly described.
図4(a)は、第2実施例に係る電子制御装置の断面図であり、図4(b)は、第2実施例の一つの変形例に係る電子制御装置の断面図である。 FIG. 4A is a cross-sectional view of the electronic control device according to the second embodiment, and FIG. 4B is a cross-sectional view of the electronic control device according to one modification of the second embodiment.
図4(a)に示すように、金属板4の一端部には、金属板4の板厚を貫通する貫通孔42が形成されてもよい。貫通孔42内には、ケーシング2の樹脂成形時に開口部側保持部26の樹脂の少なくとも一部が充填される。これにより、貫通孔42は、開口部側保持部26の樹脂に少なくとも一部が埋設される。この結果、開口部側保持部26の樹脂と金属板4との密着面積が増加し、より強固に金属板4を固定することができ、環境温度変化や振動等によって発生する応力に対して、開口部側保持部26の樹脂が剥がれ難くなり、密着信頼性が向上する。
As shown in FIG. 4A, a through
さらに、図4(b)に示すように、金属板4の一端部には、金属板4の他の部分よりも板厚が薄い薄肉部41が形成されており、薄肉部41には、貫通孔42が形成されてもよい。しかも、薄肉部41は、金属板4の制御基板6側が切り欠かれて形成されてもよい。これにより、開口部側保持部26の樹脂を薄肉部41及び貫通孔42に充填させ易くなり、開口部側保持部26の樹脂と金属板4との密着面積が増加し、より強固に金属板4を固定することができる。
Further, as shown in FIG. 4B, a thin-
図5を用いて第3実施例を説明する。 The third embodiment will be described with reference to FIG.
図5(a)は、第3実施例に係る電子制御装置の断面図であり、図5(b)は、第3実施例の一つの変形例に係る電子制御装置の断面図である。 FIG. 5A is a cross-sectional view of the electronic control device according to the third embodiment, and FIG. 5B is a cross-sectional view of the electronic control device according to one modification of the third embodiment.
図5(a)に示すように、金属板4の一端部には、制御基板6とは反対側に向かって折り曲げられた屈曲部43が形成されてもよい。これにより、金属板4の剛性を高めつつ、開口部側保持部26の樹脂と金属板4との密着面積を増加させることができる。
As shown in FIG. 5A, a
屈曲部43の先端面は、開口部側保持部26の一部に覆われてよい。これにより、開口部側保持部26の樹脂と金属板4との密着面積を増加させることができる。
The tip surface of the
さらに、図5(b)に示すように、屈曲部43には、金属板3の板厚を貫通する貫通孔44が形成されてもよい。貫通孔44内には、ケーシング2の樹脂成形時に開口部側保持部26の樹脂の少なくとも一部が充填されてよい。これにより、貫通孔44は、開口部側保持部26の樹脂に少なくとも一部が埋設される。この結果、開口部側保持部26の樹脂と金属板4との密着面積が増加し、より強固に金属板4を固定することができる。
Further, as shown in FIG. 5B, a through
以上、本発明に係る電子制御装置の実施形態について詳述したが、本発明は、前記各実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。 Although the embodiment of the electronic control device according to the present invention has been described in detail above, the present invention is not limited to each of the above embodiments and does not deviate from the spirit of the present invention described in the claims. Therefore, various design changes can be made.
前記各実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることもできる。また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることもできる。また、各実施例の構成の一部について、他の構成を追加したり削除したり置換したりしてもよい。 Each of the above-described embodiments has been described in detail in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and is not necessarily limited to those having all the described configurations. It is also possible to replace a part of the configuration of one embodiment with the configuration of another embodiment. It is also possible to add the configuration of another embodiment to the configuration of one embodiment. In addition, other configurations may be added, deleted, or replaced with respect to a part of the configurations of each embodiment.
また、上述した各実施例に含まれる技術的特徴は、特許請求の範囲に明示された組み合わせに限らず、適宜組み合わせることができる。 Further, the technical features included in each of the above-described examples are not limited to the combinations specified in the claims, and can be appropriately combined.
例えば、上記した実施例の電子制御装置は、金属板4の制御基板6との対向面は、開口部側保持部26の制御基板6との対向面に対して同一面に配置されていた。これに限らずに、金属板4の制御基板6との対向面は、開口部側保持部26の制御基板6との対向面に対して制御基板6側に配置されてもよい。これにより、金属板4を制御基板6により近接させることができる。
For example, in the electronic control device of the above-described embodiment, the surface of the
さらに、例えば、金属板4は、制御基板6に実装される電子部品62のうち最も発熱量が大きい高発熱体に対向するように配置されてもよい。
また、熱放射を向上させるために、金属板4の表面に樹脂の薄膜を形成してもよい。樹脂の厚みは、熱放射による放熱効率が、熱抵抗による放熱悪化を上回る厚みであるとよい。また、樹脂ケースとの密着性を向上させることにも寄与する。
Further, for example, the
Further, in order to improve heat radiation, a thin film of resin may be formed on the surface of the
1:電子制御装置、2:ケーシング、4:金属板、6:制御基板、23:開口部、24:ガイド溝、26:開口部側保持部、41:薄肉部、42:貫通孔、43:屈曲部、44:貫通孔 1: Electronic control device, 2: Casing, 4: Metal plate, 6: Control board, 23: Opening, 24: Guide groove, 26: Opening side holding part, 41: Thin wall part, 42: Through hole, 43: Bent part, 44: Through hole
Claims (10)
前記樹脂ケースの前記開口部側には、前記金属板の一端部を固定する開口部側保持部が設けられ、
前記金属板の前記制御基板との対向面は、前記開口部側保持部の前記制御基板との対向面に対して同一面または前記制御基板側に配置される電子制御装置。 An electronic control device including a bottomed tubular resin case having an opening on one end side, a control substrate inserted into the resin case through the opening, and a metal plate fixed to the resin case.
On the opening side of the resin case, an opening side holding portion for fixing one end of the metal plate is provided.
An electronic control device in which the surface of the metal plate facing the control board is the same as the surface of the opening side holding portion facing the control board, or is arranged on the control board side.
請求項1に記載の電子制御装置。 The metal plate is insert-fixed to the resin case.
The electronic control device according to claim 1.
請求項2に記載の電子制御装置。 A thin portion having a thickness thinner than that of the other portion of the metal plate is formed at one end of the metal plate.
The electronic control device according to claim 2.
請求項3に記載の電子制御装置。 The thin-walled portion is formed with a through hole in which at least a part is embedded in the opening-side holding portion.
The electronic control device according to claim 3.
請求項3に記載の電子制御装置。 The thin-walled portion is formed by cutting out the control substrate side of the metal plate.
The electronic control device according to claim 3.
請求項2に記載の電子制御装置。 At one end of the metal plate, a bent portion bent toward the side opposite to the control substrate is formed.
The electronic control device according to claim 2.
請求項6に記載の電子制御装置。 A through hole is formed in the bent portion so that at least a part thereof is embedded in the opening side holding portion.
The electronic control device according to claim 6.
請求項6に記載の電子制御装置。 The tip surface of the bent portion is covered with a part of the opening side holding portion.
The electronic control device according to claim 6.
請求項1に記載の電子制御装置。 A guide groove into which the control board is inserted while sliding is provided on the inner surface of the resin case.
The electronic control device according to claim 1.
請求項1乃至9の何れか一項に記載の電子制御装置。
A resin thin film is formed on the surface of the metal plate.
The electronic control device according to any one of claims 1 to 9.
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2019
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