JP4400001B2

JP4400001B2 - 電子制御装置

Info

Publication number: JP4400001B2
Application number: JP2001105555A
Authority: JP
Inventors: 小栗　　隆雅; 義治斉藤
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2001-04-04
Filing date: 2001-04-04
Publication date: 2010-01-20
Anticipated expiration: 2021-04-04
Also published as: JP2002299873A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発熱素子を含む電子部品をプリント基板に実装し、そのプリント基板をケース内に収納した電子制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動車用ＥＣＵにおいては、制御回路を構成するための電子部品がプリント基板に実装され、同プリント基板が筐体（ケース）内に収納されている。また、電子部品は、モータやソレノイドバルブ等のアクチュエータを駆動するための発熱素子（パワートランジスタ）を含み、この発熱素子からは熱が発生する。そのため、図１１に示すように、ＥＣＵ３１では、プリント基板３２において発熱素子３３をケース３４の壁面近傍に実装し、その発熱素子３３の発する熱をプリント基板３２を介してケース壁面に逃がすようにしている。この構成により、ＥＣＵ３１における放熱性能が確保されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、発熱素子３３は、プリント基板３２に形成された配線３５を介してコネクタ３６に接続されている。そして、発熱素子３３からの駆動電流を配線３５及びコネクタ３６を介してアクチュエータ（図示せず）に供給することにより、同アクチュエータが駆動されるようになっている。よって、発熱によるエネルギー損失や、アクチュエータの応答性を考えた場合、発熱素子３３とコネクタ３６との間の配線３５を短くすることが理想的となる。
【０００４】
ところが、従来では、発熱素子３３をケース３４の壁面近くに配置することを考慮してプリント基板設計（アートワーク）を行っているため、発熱素子３３とコネクタ３６間の配線３５が長くなる。その結果、プリント基板３２の面積を有効に利用することができず、プリント基板３２やそれを収納するケース３４の大型化を招いてしまう。
【０００５】
なお、図１１においては、表面実装用の発熱素子３３を用いる場合の配置例を示すものであったが、図１２のＥＣＵ３７のように、挿入実装用の発熱素子３８を用いる場合も同様に、ケース３４の壁面近傍に発熱素子３８が実装される。つまり、ＥＣＵ３７において、発熱素子３８がヒートシンク３９に取り付けられ、そのヒートシンク３９がケース３４壁面に配置されている。この場合も、発熱素子３８とコネクタ３６間の配線３５が長くなる。
【０００６】
また、自動車用ＥＣＵにおいては、コネクタに外部機器（アクチュエータやセンサ等）が接続されるため、コネクタ外部から侵入しコネクタピンにて放射される外来ノイズが問題となることがある。特に、ＥＣＵの高機能化を受けてコネクタピンが多くなる場合には、ノイズによる回路誤動作等の問題が顕著になる。この対策として、図１３に示すように、アルミ板等のシールド板４０をコネクタ３６に固定する技術が知られているが、このシールド板４０を用いる場合、その部品費や組み付け費等のコストが増大してしまう。
【０００７】
本発明は、上記問題に着目してなされたものであって、その目的とするところは、放熱性や耐ノイズ性を確保しつつ、低コスト化を図ることができる電子制御装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明によれば、プリント基板には、複数の発熱素子が同発熱素子以外の電子部品よりも前記コネクタの近傍に、かつ同コネクタの長手方向に沿う態様で表面実装されるので、発熱素子とコネクタとの間の配線が短くなり、プリント基板の面積が有効に利用できる。これにより、プリント基板及びそれを収納するケースの小型化が可能となる。また、ケースは、コネクタピンを囲むよう設けられるピン囲み部と、前記複数の発熱素子に近接するよう設けられる素子近接部と、前記プリント基板に実装された前記発熱素子以外の電子部品を収納する部品収納部とを備え、前記ピン囲み部と前記部品収納部とに対して前記素子近接部が凹部を成す態様で段差状に一体形成される。この場合、発熱素子の発する熱がケースの素子近接部に放出され、電子制御装置における放熱性能が確保できる。さらに、コネクタピンはピン囲み部にて囲まれるので、コネクタピンにて放射されるノイズが遮断される。つまり、ケースに一体的に形成したピン囲み部が、ノイズ対策のためのシールド板の役割を果たす。よって、シールド板を別途設ける必要はなく、その部品費や組み付け費等のコストを削減することができる。以上のことから、放熱性や耐ノイズ性を確保しつつ、低コスト化を図ることができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明では、複数の発熱素子とケースの素子近接部との間に挟み込んで放熱シートを配置した。これにより、発熱素子から発する熱が放熱シート及びケースの素子近接部を介して外部に放出される。こうして発熱素子から外部への放熱経路が形成されることにより放熱性がより一層向上する。
【００１０】
具体的には、請求項３のように、前記複数の発熱素子を一列に配置し、その発熱素子の配置方向に沿ってケースの素子近接部を延設すると、発熱素子を多数用いる場合にも放熱性を確保することができる。
【００１１】
また、請求項４のように、複数の発熱素子に共通に放熱シートを設けると、部品点数を削減する上で好ましいものとなる。
さらに、請求項５のように、プリント基板にて前記複数の発熱素子が実装される部位の裏側に、それら複数の発熱素子に共通に放熱シートを配設すると、プリント基板の裏側から発熱素子の熱を放出することができ、電子制御装置の放熱性能を向上させることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を車載エンジンを制御するための電子制御装置（ＥＣＵ）に具体化した実施の形態を図面に従って説明する。図１は、本実施の形態におけるＥＣＵ１の外観を示す斜視図であり、図２は、図１におけるＡ−Ａ線での断面図である。また、図３は、筐体（ケース）２を取り外した状態でのＥＣＵ１の斜視図である。
【００１３】
図１及び図２に示すように、ＥＣＵ１は、ケース２を構成する上部カバー３及び下部カバー４と、ケース２内に収納されるプリント基板５と、ケース２の側面（図２の左側面）に配置されるコネクタ６とを備える。
【００１４】
図２及び図３に示すように、コネクタ６は、四角板状をなすプリント基板５の縁部に載置されており、コネクタ側面６ａから延びる複数のコネクタピン６ｂがプリント基板５に形成された配線パターン（例えば、図３に示す配線８）に接続されている。このコネクタ６により、プリント基板５に形成される電気回路と、外部機器（センサやアクチュエータ等）とが電気的に接続される。
【００１５】
図３に示すように、プリント基板５には、複数の発熱素子７が表面実装されている。これら複数の発熱素子７は、アクチュエータ（モータやソレノイドバルブ等）を駆動するためのパワートランジスタであり、プリント基板５におけるコネクタ近傍にてコネクタ側面６ａに沿って一列に配置されている。このように、コネクタ６の近くに発熱素子７を配置することにより、発熱素子７とコネクタピン６ｂとを接続する配線８が短くなり、プリント基板５の面積が有効に利用されるようになっている。また、複数の発熱素子７の上には、長方形の板状をなす１枚の放熱シート１１が発熱素子７の配置方向に沿って設置されている。
【００１６】
本実施の形態において、ケース２を構成する上部カバー３及び下部カバー４（図１，図２参照）は、アルミダイカストにて成形されている。なお、ケース２の成形は、ダイカスト成形ではなくプレス加工にて行ってもよい。
【００１７】
次に、上部カバー３の構成について詳述する。図１及び図２に示すように、上部カバー３は、コネクタピン６ｂを囲むよう設けられたピン囲み部３ａと、発熱素子７に近接するよう設けられた素子近接部３ｂと、発熱素子７以外の電子部品を収納するよう設けられた部品収納部３ｃとを有する。ピン囲み部３ａは、図２に示すように、コネクタピン６ｂの上方よりプリント基板５側に落とし込んだ形状となっており、このピン囲み部３ａと素子近接部３ｂとは段差状に一体形成されている。この素子近接部３ｂは、プリント基板５における発熱素子７の実装位置に対応して、コネクタ側面６ａに沿って（図２では、紙面直交方向に）延設されている。そして、上部カバー３の素子近接部３ｂと発熱素子７との間に配置される放熱シート１１を介して複数の発熱素子７の熱が上部カバー３へ放出される。
【００１８】
また、部品収納部３ｃは、プリント基板５からの高さがピン囲み部３ａと同じ高さとなるよう形成されている。この部品収納部３ｃに対応するプリント基板５上に、発熱素子７よりも背の高い電子部品（図示しないアルミ電解コンデンサや大気圧センサ等）が実装されるようになっている。さらに、ピン囲み部３ａにてコネクタピン６ｂを囲むことにより、コネクタ外部から侵入しコネクタピン６ｂにて放射される外来ノイズが遮断され、同ノイズによる回路の誤動作が防止される。
【００１９】
以上詳述した本実施の形態によれば、以下に示す効果が得られる。
（１）プリント基板５には、コネクタ近傍に発熱素子７が実装されるので、発熱素子７とコネクタ６との間の配線８が短くなり、プリント基板５の面積が有効に利用できる。これにより、プリント基板５及びケース２の小型化が可能となる。また、上部カバー３において、ピン囲み部３ａと素子近接部３ｂとを段差状に形成し素子近接部３ｂをプリント基板５側に近接させることにより、発熱素子７の発する熱が上部カバー３の素子近接部３ｂに放出され、ＥＣＵ１における放熱性能が確保できる。さらに、上部カバー３に一体形成したピン囲み部３ａが、ノイズ対策のためのシールド板の役割を果たすので、図１３のようにシールド板４０を別途設ける必要はなく、シールド板４０の部品費や組み付け費等のコストを削減することができる。以上のことから、放熱性や耐ノイズ性を確保しつつ、低コスト化を図ることができる。
【００２０】
（２）発熱素子７と上部カバー３の素子近接部３ｂとの間に挟み込んで放熱シート１１を配置することにより、発熱素子７から発する熱が放熱シート１１及び上部ケース３の素子近接部３ｂを介して外部に放出される。こうして発熱素子７から外部への放熱経路が形成されることにより放熱性がより一層向上する。
【００２１】
（３）複数の発熱素子７をコネクタ近傍にて一列に配置し、発熱素子７が配置する方向に沿って上部カバー３の素子近接部３ｂを延設したので、発熱素子７を多数用いる場合にも放熱性を確保することができる。
【００２２】
（４）複数の発熱素子７に共通に放熱シート１１を配置したので、発熱素子７毎に放熱シートを設けるものと比較して、部品点数が減り製造コストを低減することができる。
【００２３】
（５）エンジンを制御するためのＥＣＵ１では、アクチュエータを駆動するための発熱素子７（パワートランジスタ）が多数用いられる。また、コネクタ６を介して接続される外部機器も多数ある。よって、上記のように、エンジン制御用のＥＣＵ１に本発明を適用すると、放熱性や耐ノイズ性を向上でき、実用上好ましいものとなる。
【００２４】
なお、上記以外に次の形態にて具体化できる。
上述した上部カバー３への放熱に加え、下部カバー４への放熱を行うようにしてもよく、その具体例を以下に説明する。
【００２５】
図４及び図５に示すＥＣＵ２１では、下部カバー４において、発熱素子７の真下となる部位に肉厚部４ａが形成され、同肉厚部４ａとプリント基板５との間に放熱シート１２が配置されている。放熱シート１２は、発熱素子７と上部カバー３との間に配置する放熱シート１１と同一形状であり、放熱シート１１の真下となる位置に配置されている。このＥＣＵ２１のように、プリント基板５において、発熱素子７が実装される部位の裏側に放熱シート１２を配設すると、発熱素子７にて発生した熱をプリント基板５及び放熱シート１２を通して下部カバー４へ放出することができ、放熱性能を向上することができる。
【００２６】
また、図６及び図７に示すＥＣＵ２２は、４枚の放熱シート１１，１２，１３，１４を用いて具体化している。詳しくは、ＥＣＵ２２において、上部カバー３への放熱を行うために放熱シート１１，１３が用いられ、下部カバー４への放熱を行うために放熱シート１２，１４が用いられている。放熱シート１１は、上記実施の形態と同様に発熱素子７の上に配置され、放熱シート１３は、プリント基板５上において発熱素子７より内側（図６の右側）に配置されている。放熱シート１１〜１４は同一形状であり、放熱シート１３は放熱シート１１と並行に配置され、放熱シート１２，１４は放熱シート１１，１３の真下となる位置に配置されている。また、図６に示すように、上部カバー３の素子近接部３ｂは、発熱素子７及び放熱シート１１，１３の厚さを考慮して階段状に形成されている。そして、素子近接部３ｂと発熱素子７との間に放熱シート１１が介在され、素子近接部３ｂとプリント基板５との間に放熱シート１３が介在されている。このように、４枚の放熱シート１１，１２，１３，１４を用いて上部カバー３及び下部カバー４への放熱を行うと、ＥＣＵ２２の放熱性能を向上させる上で好ましいものとなる。
【００２７】
上記図６及び図７に示すＥＣＵ２２は、上部カバー３の素子近接部３ｂとプリント基板５との間に介在する放熱シート１３を、プリント基板５における発熱素子７の内側（図６の右側）に配置している。これに対し、図８及び図９に示すＥＣＵ２３は、素子近接部３ｂとプリント基板５との間に介在する放熱シート１３を、プリント基板５における発熱素子７の外側（コネクタ６側）に配置している。このＥＣＵ２３では、プリント基板５において発熱素子７とコネクタピン６ｂとの間に放熱シート１３が介在することとなり、発熱素子７への放射ノイズを確実に遮断することができる。
【００２８】
また、図６及び図７のＥＣＵ２２や図８及び図９のＥＣＵ２３は、４枚の放熱シート１１〜１４を用いていたが、放熱性能が確保される範囲内であれば、周囲環境などの条件に応じて放熱シートの数を減らすことも可能である。
【００２９】
なお、上記各実施の形態における放熱シート１１〜１４は、ケース２及びプリント基板５間での振動伝達を和らげる緩衝材としての役割を有しており、自動車に搭載されるＥＣＵにおいては、放熱性に加え、車両運転時の振動も考慮して放熱シートの数や大きさを検討するとよい。
【００３０】
上記各実施の形態におけるＥＣＵ１，２１，２２，２３は、上部カバー３において、ピン囲み部３ａと同じ高さの部品収納部３ｃを形成するものであったが、これに限定するものではない。例えば、発熱素子７と同程度の厚さの電子部品のみをプリント基板５に実装するものでは、図１０に示すように、薄型のＥＣＵ２４として実現できる。つまり、図１０のＥＣＵ２４において、上部カバー２５のピン囲み部２５ａ以外の部位をプリント基板５に近接させることにより、ＥＣＵ２４の薄型化が図られている。なお、上部カバー２５における発熱素子７上の部位が素子近接部２５ｂに相当する。この場合、発熱素子７の熱が放熱シート１１を通して上部カバー２５の素子近接部２５ｂに放出されるとともに、コネクタピン６ｂからの放射ノイズがピン囲み部２５ａにより遮断される。
【図面の簡単な説明】
【図１】発明の実施の形態におけるＥＣＵの外観を示す斜視図。
【図２】ＥＣＵの要部断面図。
【図３】ケースを取り外した状態のＥＣＵの斜視図。
【図４】別の実施形態におけるＥＣＵの要部断面図。
【図５】別の実施形態におけるケースを取り外した状態のＥＣＵの斜視図。
【図６】別の実施形態におけるＥＣＵの要部断面図。
【図７】別の実施形態におけるケースを取り外した状態のＥＣＵの斜視図。
【図８】別の実施形態におけるＥＣＵの要部断面図。
【図９】別の実施形態におけるケースを取り外した状態のＥＣＵの斜視図。
【図１０】別の実施形態におけるＥＣＵの要部断面図。
【図１１】従来のＥＣＵにおける発熱素子の配置例を示す斜視図。
【図１２】従来のＥＣＵにおける発熱素子の配置例を示す斜視図。
【図１３】従来のＥＣＵにおけるシールド板の配置を示す斜視図。
【符号の説明】
１…電子制御装置（ＥＣＵ）、２…ケース、３…ケースを構成する上部カバー、３ａ…ピン囲み部、３ｂ…素子近接部、４…ケースを構成する下部カバー、５…プリント基板、６…コネクタ、６ｂ…コネクタピン、７…発熱素子、１１，１２，１３，１４…放熱シート、２１，２２，２３，２４…ＥＣＵ、２５…ケースを構成する上部カバー、２５ａ…ピン囲み部、２５ｂ…素子近接部。

Claims

プリント基板上にコネクタを載置するとともに、コネクタから延びるコネクタピンをプリント基板の配線パターンに接続し、該プリント基板及びコネクタピンをケース内に収納した電子制御装置において、
前記プリント基板には、複数の発熱素子を、同発熱素子以外の電子部品よりも前記コネクタの近傍に、かつ同コネクタの長手方向に沿う態様で表面実装し、
前記ケースは、前記コネクタピンを囲むピン囲み部と、前記複数の発熱素子に近接する素子近接部と、前記プリント基板に実装された前記発熱素子以外の電子部品を収納する部品収納部とを備え、前記ピン囲み部と前記部品収納部とに対して前記素子近接部が凹部を成す態様で段差状に一体形成されていることを特徴とする電子制御装置。
請求項１に記載の電子制御装置において、
前記複数の発熱素子とケースの素子近接部との間に挟み込んで放熱シートを配置したことを特徴とする電子制御装置。
請求項１又は２に記載の電子制御装置において、
前記複数の発熱素子を一列に配置し、その発熱素子の配置方向に沿って前記ケースの素子近接部を延設したことを特徴とする電子制御装置。
請求項２に記載の電子制御装置において、
前記放熱シートは、前記複数の発熱素子に共通に設けたことを特徴とする電子制御装置。
請求項３に記載の電子制御装置において、
前記プリント基板にて前記複数の発熱素子が実装される部位の裏側に、それら複数の発熱素子に共通に放熱シートを設けたことを特徴とする電子制御装置。