JP7280208B2 - 電子制御装置 - Google Patents
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Description
本発明は、電子制御装置に関する。
車載用等に用いられる電子制御装置は、小型化、高性能化が図られており、発熱量および高周波ノイズが増大する傾向がある。近年では、動作周波数がMHz帯からGHz帯に増大しており、これに伴い、電子制御装置と外部機器との通信も高速になっている。動作周波数の増大により、電子制御装置はより大きな冷却性能を有することが要求される。また、通信速度の高速化は、外部への電磁放射および外部からの電磁ノイズの侵入に対する一層の抑制が要求される。
ハウジング内部に発熱電気部品が収容された電子モジュールとして、プリント回路基板に実装された発熱電気部品に熱伝導材料を介してヒートシンクを接合し、ヒートシンクのフィンをハウジングの上面に設けた開口から外部に突出させた構造が知られている。この電子モジュールでは、プリント回路基板が固定された導電性ベースが、フィンと反対側の下面で、ハウジングから露出する構造を有している(例えば、特許文献1参照)。
上記特許文献1に記載された電子モジュールでは、プリント回路基板を固定する導電性ベースがハウジングから露出する構造を有するため、外部への電磁放射および外部からの電磁ノイズの侵入を十分、抑制することができでない。
本発明の一態様による電子制御装置は、組付け用開口部を有する第一筐体および前記組付け用開口部全体を覆う第二筐体により構成され、前記組付け用開口部に連通する連通開口部を有する筐体と、前記筐体の内部に収容された回路基板と、前記回路基板に実装された集積回路素子と、前記集積回路素子に熱結合され、グラウンドに接地された放熱シールド部材とを備え、前記放熱シールド部材は、前記筐体の内部に収容され、前記集積回路素子と熱結合された内側部と、前記連通開口部を介して筐体の外側に延在された外側部とを有する。
本発明によれば、冷却性能が大きく、かつ、外部への電磁放射および外部からの電磁ノイズの侵入を抑制することができる電子制御装置が提供される。
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の記載および図面は、本発明を説明するための例示であって、説明の明確化のため、適宜、省略および簡略化がなされている。本発明は、他の種々の形態でも実施する事が可能である。特に限定しない限り、各構成要素は単数でも複数でも構わない。
図面において示す各構成要素の位置、大きさ、形状、範囲などは、発明の理解を容易にするため、実際の位置、大きさ、形状、範囲などを表していない場合がある。このため、本発明は、必ずしも、図面に開示された位置、大きさ、形状、範囲などに限定されない。
図面において示す各構成要素の位置、大きさ、形状、範囲などは、発明の理解を容易にするため、実際の位置、大きさ、形状、範囲などを表していない場合がある。このため、本発明は、必ずしも、図面に開示された位置、大きさ、形状、範囲などに限定されない。
-第1の実施形態-
以下、図1~図4を参照して、本発明の第1の実施形態を説明する。
図1は、本発明の電子制御装置の外観斜視図であり、図2(a)は、図1に図示された電子制御装置のII-II線断面図であり、図2(b)は、筐体の連通開口部周縁部の側面図であり、図3は、図2(a)に図示された電子制御装置のIII-III線断面図である。また、図4は、図2(a)に図示された第一筐体および放熱シールド部材の分解斜視図である。
電子制御装置100は、第一筐体1と第二筐体2とからなる筐体10、放熱シールド部材6、回路基板3、集積回路素子4、コネクタ7、イーサネットターミナル8を有する。図1に図示されるように、第一筐体1は、第二筐体2の後部側に配置され、第一筐体1と第二筐体2とは同層で、つまり、同一平面上で組み付けられている。第一筐体1は、第二筐体2に対向する側、換言すれば前面側に組付け用開口部11(図4参照)を有する。第二筐体2は、筐体10の前部側に配置され、後面側に第一筐体1の組付け用開口部11と同じ大きさの開口部を有する。第一筐体1と第二筐体2は、図2に図示されるように、第一筐体1の組付け用開口部11の前面側の周縁側部と、第二筐体2の後面側の開口部の周縁側部とを嵌合して組み付けられている。
以下、図1~図4を参照して、本発明の第1の実施形態を説明する。
図1は、本発明の電子制御装置の外観斜視図であり、図2(a)は、図1に図示された電子制御装置のII-II線断面図であり、図2(b)は、筐体の連通開口部周縁部の側面図であり、図3は、図2(a)に図示された電子制御装置のIII-III線断面図である。また、図4は、図2(a)に図示された第一筐体および放熱シールド部材の分解斜視図である。
電子制御装置100は、第一筐体1と第二筐体2とからなる筐体10、放熱シールド部材6、回路基板3、集積回路素子4、コネクタ7、イーサネットターミナル8を有する。図1に図示されるように、第一筐体1は、第二筐体2の後部側に配置され、第一筐体1と第二筐体2とは同層で、つまり、同一平面上で組み付けられている。第一筐体1は、第二筐体2に対向する側、換言すれば前面側に組付け用開口部11(図4参照)を有する。第二筐体2は、筐体10の前部側に配置され、後面側に第一筐体1の組付け用開口部11と同じ大きさの開口部を有する。第一筐体1と第二筐体2は、図2に図示されるように、第一筐体1の組付け用開口部11の前面側の周縁側部と、第二筐体2の後面側の開口部の周縁側部とを嵌合して組み付けられている。
第一筐体1と第二筐体2とは、例えば、第一筐体1と第二筐体2の一方に係合片を、他方に係合片を係止する係止部を設けるスナップフィットにより固定される。第一筐体1と第二筐体2とは、スナップフィットに替えて、ねじまたはボルト等の締結部材により組み付けてもよい。
第一筐体1と第二筐体2とを組み付けることにより、第一筐体1の組付け用開口部11全体が第二筐体2により覆われ、筐体10の内部空間が形成される。
図1および図2に図示されるように、第一筐体1と第二筐体2の上面および下面は平坦面であり、これらの面は平行配置となっている。電子制御装置100の放熱性向上のために、第一筐体1および/または第二筐体2に放熱フィン等を設けるようにしてもよい。
第一筐体1と第二筐体2とを組み付けることにより、第一筐体1の組付け用開口部11全体が第二筐体2により覆われ、筐体10の内部空間が形成される。
図1および図2に図示されるように、第一筐体1と第二筐体2の上面および下面は平坦面であり、これらの面は平行配置となっている。電子制御装置100の放熱性向上のために、第一筐体1および/または第二筐体2に放熱フィン等を設けるようにしてもよい。
図2に図示されるように、筐体10内部には、回路基板3および集積回路素子4が収容されている。1つまたは複数のコネクタ7と、複数のイーサネット(登録商標)ターミナル8は、はんだ付けにより回路基板3に実装されている。コネクタ7およびイーサネットターミナル8は、回路基板3に実装された状態で、第二筐体2に形成された開口部内に挿通され、第二筐体2の前面側から外部に突出している。
集積回路素子4は、はんだ等の接合材41(図2参照)により回路基板3に実装されている。
集積回路素子4は、はんだ等の接合材41(図2参照)により回路基板3に実装されている。
集積回路素子4上には、放熱シールド部材6が配置されている。放熱シールド部材6と集積回路素子4との間には、集積回路素子4と放熱シールド部材6との熱伝導を向上するための伝熱部5が介在されており、集積回路素子4と放熱シールド部材6とは熱結合されている。
集積回路素子4と熱結合された放熱シールド部材6は、第一筐体1および第二筐体2の左右側部に形成された連通開口部12(図2(b)、図3、図4参照)から筐体10外部に露出されている。放熱シールド部材6の構造および作用等については後述する。
集積回路素子4と熱結合された放熱シールド部材6は、第一筐体1および第二筐体2の左右側部に形成された連通開口部12(図2(b)、図3、図4参照)から筐体10外部に露出されている。放熱シールド部材6の構造および作用等については後述する。
第一筐体1は、PBT(例えば、導電性フィラー入りの樹脂)等の成形性および軽量化に優れた樹脂材料により形成されている。第一筐体1は、鉄などの板金、あるいはアルミニウムやアルミニウム合金であるADC12等の熱伝導性に優れた金属材料により形成し、耐久性および放熱性向上を図ることもできる。第一筐体1は、後側部、後側部に隣接する左側部および右側部、天井部、ならびに底部を有し、前面側に組付け用開口部11が設けられたボックス状に形成されている。図2~図4に図示されるように、第一筐体1の、後側部および左右側部それぞれの内面には、第一筐体1の内部側に突出する基板ガイド部15が設けられている。図3を参照すると、基板ガイド部15は、平面視でコ字形状を呈している。
基板ガイド部15は、第一筐体1の天井部と底部との間に、後側部および左右側部の内面に沿って設けられている。図4に図示されるように、基板ガイド部15には、内部側面から外側側面に向けて所定の深さに形成された溝16が設けられている。回路基板3は、左右の端部および後部の端部が基板ガイド部15の溝16に嵌合されて、筐体10内に保持されている。
回路基板3を、基板ガイド部15の溝16に取り付けるには、予め、集積回路素子4、放熱シールド部材6、コネクタ7、イーサネットターミナル8を回路基板3に実装しておく。そして、コネクタ7、イーサネットターミナル8を第二筐体2の開口に挿通した状態で、回路基板3の左右の端部を溝16内に嵌合して、後部側に向けてスライドさせる。これにより、回路基板3が、基板ガイド部15の溝16内に保持される。回路基板3の後端面が、第一筐体1の後部側に位置する基板ガイド部15の溝16の底面に当接した位置が、回路基板3の配置位置であるように設定しておけば、組み付けの作業性が効率的となる。
また、回路基板3を溝16に嵌合する前に、コネクタ7およびイーサネットターミナル8を第二筐体2に固定しておくと良い。このようにしておけば、回路基板3を溝16内に取り付ける作業中、第二筐体2が、コネクタ7およびイーサネットターミナル8が実装された回路基板3とずれることがなく、組付けが、一層、容易となる。但し、この組付け方法は一例であって、これに限られるものではない。
第二筐体2は、第一筐体1と同様に、PBT等の成形性および軽量化に優れた樹脂材料により形成されている。第二筐体2は、第一筐体1と同様に、鉄などの板金、あるいはアルミニウムやADC12等の熱伝導性に優れた金属材料により形成し、耐久性および放熱性向上を図ることもできる。
図2に示されるように、第二筐体2は、前側部(図2において左側の側部)、前側部に隣接する左側部および右側部、天井部ならびに底部を有する。第二筐体2は、第二筐体2の後部側、換言すれば、第一筐体1と対向する側部に、第一筐体1の組付け用開口部11と同じ大きさの開口部が設けられたボックス状に形成されている。
図2に示されるように、第二筐体2は、前側部(図2において左側の側部)、前側部に隣接する左側部および右側部、天井部ならびに底部を有する。第二筐体2は、第二筐体2の後部側、換言すれば、第一筐体1と対向する側部に、第一筐体1の組付け用開口部11と同じ大きさの開口部が設けられたボックス状に形成されている。
図2(b)を参照すると、第一筐体1の前面部と第二筐体2の後面部との突合せ部の左右側部には、それぞれ矩形切欠凹部12-1と12-2が形成され、これら矩形切欠凹部12-1と12-2により、筐体外部に開放された連通開口部12が設けられている。つまり、第一筐体1の前部側には、連通開口部12の後部側(図2では右側)部分の矩形切欠凹部12-1が設けられ、第二筐体2の後部側には、連通開口部12の前部側(図2では左側)部分の矩形切欠凹部12-2が設けられており、後部側部分の矩形切欠凹部12-1と前部側部分の矩形切欠凹部12-2とにより1つの連通開口部12が形成されている。連通開口部12は、組付け用開口部11に連通している。
上述したように、第二筐体2の前面側には、コネクタ7およびイーサネットターミナル8を挿通するための開口が形成されており、該開口を通してコネクタ7およびイーサネットターミナル8が第二筐体2の前面側に突出している。コネクタ7およびイーサネットターミナル8は、回路基板3に形成された配線パターン(図示せず)に接続されており、コネクタ7およびイーサネットターミナル8を介して、外部と電子制御装置100間との電力や制御信号の送受信が行われる。回路基板3が実装されたコネクタ7とイーサネットターミナル8とを締結部材等により第二筐体2に固定することにより、コネクタ7、イーサネットターミナル8および第二筐体2を回路基板3と一体化することができる。
図2では、回路基板3上に、集積回路素子4と放熱シールド部材6がそれぞれ1つ実装された構造として例示されているが、いずれか一方もしくは両方を複数実装してもよい。図示はしないが、回路基板3には、コンデンサ等の受動素子も実装され、これらの電子部品とコネクタ7およびイーサネットターミナル8とを接続する配線パターンも形成されている。回路基板3は、例えば、エポキシ樹脂等の有機材料や、金属材料により形成されており、特に、FR4材により形成することが好ましい。回路基板3は、単層基板または多層基板とすることができる。また、回路基板3には、不図示のスルーホールが複数備えられていて、回路基板3の内部のグラウンド層と電気的に接続している。
集積回路素子4は、例えば、FCBGA(Flip Chip Ball Grid
Array)型の発熱を伴う半導体素子である。FCBGAは、半導体チップと、インターポーザー基板とを有し、半導体チップが、はんだ等の接合材(図示せず)により、インターポーザー基板にフリップチップ実装された構造を有する。インターポーザー基板の半導体チップの反対側の面には、複数のはんだボール等の接合材41が形成されており、インターポーザー基板、換言すれば、集積回路素子4は、接合材41により回路基板3に電気的に接続されている。
Array)型の発熱を伴う半導体素子である。FCBGAは、半導体チップと、インターポーザー基板とを有し、半導体チップが、はんだ等の接合材(図示せず)により、インターポーザー基板にフリップチップ実装された構造を有する。インターポーザー基板の半導体チップの反対側の面には、複数のはんだボール等の接合材41が形成されており、インターポーザー基板、換言すれば、集積回路素子4は、接合材41により回路基板3に電気的に接続されている。
図2、図3に図示されるように、回路基板3は、第一筐体1内の空間と第二筐体2内の空間に跨って、第一筐体1の天板部と第二筐体2の底部の面の双方と平行に、筐体空間内を横断して設けられている。回路基板3をその面に垂直な方向から第一筐体1の底板に平行な面に投影した面積は、第二筐体2の底板に平行な面に投影した面積より大きい。換言すると、回路基板3が第一筐体1内で占有する面積は、第二筐体2内で占有する面積より大きい。集積回路素子4は、第一筐体1内に収容される回路基板3の領域内に配置されている。
伝熱部5は、グリース状、ジェル状、シート状等さまざまな種類の材料を用いて形成することができる。一般的に使用されているのはグリース状の伝熱材であり、この種の伝熱材には、接着性を有する熱硬化樹脂や、低弾性を有する半硬化樹脂等がある。伝熱部5を構成する樹脂には、金属、カーボン、セラミック等により形成された熱伝導性が良好なフィラーが含有されている。伝熱部5は、回路基板3の熱による変形や振動、および製造時の公差に対して変形可能な柔軟性を有する、例えば、セラミックフィラーが含有されたシリコン系樹脂を用いた半硬化樹脂が好ましい。
放熱シールド部材6は、アルミニウムや銅等の熱伝導性に優れ、導電性を有する板状の金属部材により形成されている。放熱シールド部材6は、金属部材に、グラフェンやグラファイトシート等のカーボンを貼り付けた構造を有するものでもよい。また、放熱シールド部材6は、ヒートパイプやベーパチャンバ等の相変化技術を利用した熱輸送に優れた材料を用いて、放熱性の向上を図ることもできる。
図4に図示されるように、放熱シールド部材6は、第一筐体1の内部に収容される内側部6aと、内側部6aに接続され、連通開口部12を介して第一筐体1の外部に延在される外側部6bとを有する。図示はしないが、連通開口部12内にシール材を設け、筐体10と放熱シールド部材6とにより内部を水密にする構造としてもよい。筐体10と放熱シールド部材6とで筐体内部を水密構造とすれば、シールド効果を有する放熱シールド部材6を用いて防水性を図ることが可能となり、防水のための部材を追加する必要がない。
なお、上述したように、連通開口部12は、第一筐体1に設けられた後部側の矩形切欠凹部12-1と、第二筐体2に設けられた前部側の矩形切欠凹部12-2により形成される。第一筐体1に設けられた矩形切欠凹部12-1は、連通開口部12の後部側の開口を構成している。
なお、上述したように、連通開口部12は、第一筐体1に設けられた後部側の矩形切欠凹部12-1と、第二筐体2に設けられた前部側の矩形切欠凹部12-2により形成される。第一筐体1に設けられた矩形切欠凹部12-1は、連通開口部12の後部側の開口を構成している。
放熱シールド部材6の内側部6aおよび外側部6bは、板金加工により一体に、換言すれば、一部材として形成することができる。また、アルミニウム等の金属材料を用いて、鋳造により一体に形成することができる。また、放熱シールド部材6は、内側部6aおよび外側部6bを別部材として形成し、溶接や締結などにより、一体化するようにしてもよい。
放熱シールド部材6の内側部6aは、回路基板3とほぼ平行な平坦部31と、平坦部31に対してほぼ垂直に屈曲されたシールド部32を有する。平坦部31は、集積回路素子4の左右方向(長手方向)および前後方向の長さよりも大きい帯状形状を有する。換言すると、集積回路素子4を平坦部31に投影すると、その影は平坦部31の輪郭の内側に形成される。平坦部31は、伝熱部5を介して集積回路素子4に熱結合される熱結合部31a(図2参照)を含んでいる。
放熱シールド部材6の内側部6aは、第一筐体1の内側において伝熱部5を介して集積回路素子4に熱結合されており、表面積が大きい帯状形状を有している。このため、集積回路素子4から放出される熱を、第一筐体1内に広げる拡散機能を有する。放熱シールド部材6の内側部6aは、回路基板3に実装された他の発熱部品(図示せず)に対しても、伝熱部5を介して熱結合させることができる。
放熱シールド部材6の内側部6aは、第一筐体1の内側において伝熱部5を介して集積回路素子4に熱結合されており、表面積が大きい帯状形状を有している。このため、集積回路素子4から放出される熱を、第一筐体1内に広げる拡散機能を有する。放熱シールド部材6の内側部6aは、回路基板3に実装された他の発熱部品(図示せず)に対しても、伝熱部5を介して熱結合させることができる。
放熱シールド部材6の内側部6aのシールド部32は、図2に図示されるように、回路基板3側に向けて延在されている。また、図3に図示されるように、シールド部32は、左右方向(長手方向)において、コネクタ7およびイーサネットターミナル8に対向する領域全体に亘り延在されている。図2、図4に図示されるように、シールド部32の先端部33は、ほぼ直角に屈曲されている。図2に図示されるように、シールド部32の先端部33と回路基板3との間には、ガスケット21が介装されている。
ガスケット21は、ポリウレタンやゴム等を芯材として周囲に導電層を有した部材である。ガスケット21は、回路基板3に設けられたグラウンド部(図示せず)に電気的に接続される。従って、放熱シールド部材6は、ガスケット21を介してグラウンド部に接続される。
放熱シールド部材6の内側部6aのシールド部32は、図3に示されるように、左右方向(長手方向)の両端部が、第一筐体1と第二筐体2の突合せ部に形成された連通開口部12内に挿通され、外部に露出されている。そして、シールド部32は、シールド部32の両端部が外部に露出された位置で、後部側に向けて直角に屈折され、外側部6bに接続されている。放熱シールド部材6の外側部6bは、内側部6aのシールド部32の左右方向(長手方向)の両端に一対、設けられている。外側部6bの高さ方向(第一筐体の底部から天井部に向かう方向)の長さは、シールド部32の高さ方向の長さとほぼ同じであり、表面積が大きい帯状形状を有する。放熱シールド部材6の外側部6bの面積は、筐体10に設けられた連通開口部12の面積より大きい。
連通開口部12の面積は、連通開口部12内に挿通される、断面ほぼ矩形形状のシールド部32の断面積とほぼ同等、またはそれよりは僅かに大きく形成されており、連通開口部12とシールド部32との間には殆ど隙間が無い。連通開口部12の両端面をシールド部32に接触させてもよい。また、上述したように、筐体内部を水密とするため、連通開口部12内に水密機能性部材を設けてもよい。
集積回路素子4から発生される熱は、内側部6aからシールド部32を介して外側部6bに伝熱する。そして、外側部6bから空気中へ対流および放射により放熱する。外側部6bは、第一筐体1の左右の側部に沿って延在された帯状形状の大面積を有する。従って、本実施形態によれば、放熱シールド部材6による放熱性を大きいものとすることができる。外側部6bに放熱フィンを設けること可能であり、このような構造とすれば、放熱性を一層向上することができる。
放熱シールド部材6は、板状の導電性部材により形成されており、連通開口部12内に挿通されるシールド部32の断面積は小さい。筐体10を構成する第一筐体1および第二筐体2は、導電性を有する。そして、シールド部32と連通開口部12との間には殆ど隙間が形成されていない。また、第一筐体1と第二筐体2との突合せ部に設けられた組付け用開口部11は、その全体が第二筐体2により塞がれており、換言すれば、覆われており、筐体10には、シールド部32と連通開口部12との隙間以外には隙間が形成されていない。
このため、シールド部32と連通開口部12との隙間を介して、集積回路素子4等からの電磁ノイズが筐体10の外部に放射される電磁放射および外部から筐体10内に侵入する電磁ノイズを抑制することができる。
なお、上記では、連通開口部12は、第一筐体1と第二筐体2それぞれに設けた開口部分により形成される構造として例示したが、連通開口部12は、第一筐体1および第二筐体2の一方に設けた開口部により形成される構造としてもよい。
なお、上記では、連通開口部12は、第一筐体1と第二筐体2それぞれに設けた開口部分により形成される構造として例示したが、連通開口部12は、第一筐体1および第二筐体2の一方に設けた開口部により形成される構造としてもよい。
外側部6bは、ねじ等の締結部材(図示せず)を用いて、第一筐体1の側部で固定してもよい。また、放熱シールド部材6の外側部6bに、車両の車体等の外部機器に取り付ける取付部34(図4参照)を設けてもよい。図示はしないが、取付部34には、ボルト等の締結部材が締結される雌ねじ部や、締結部材を挿通するための貫通孔を設けてもよい。
図2、図3に示されるように、放熱シールド部材6のシールド部32は、集積回路素子4と、コネクタ7およびイーサネットターミナル8との間に配置されている。従って、集積回路素子4から放射される電磁ノイズを遮断する壁を形成する。このため、第二筐体2の開口と、コネクタ7および各イーサネットターミナル8との間から侵入する電磁ノイズは、放熱シールド部材6のシールド部32により遮断され、集積回路素子4に漏洩するのを防止することができる。また、集積回路素子4から放射される電磁ノイズは、放熱シールド部材6のシールド部32により遮断され、各イーサネットターミナル8に接続される接続部材を介して、漏洩電磁ノイズが外部に放射されるのを防止することができる。
また、図2に図示されるように、放熱シールド部材6のシールド部32は、連通開口部12よりも第二筐体2側に位置している(図2には、連通開口部12を二点鎖線で示す)。つまり、放熱シールド部材6のシールド部32は、連通開口部12の第二筐体2側の端部12aと同一面またはそれよりもコネクタ7およびイーサネットターミナル8側に配置されている。
このため、筐体10の外部から連通開口部12を介して侵入する電磁ノイズは、シールド部32により遮断される。これにより、各イーサネットターミナル8への電磁ノイズの漏洩の防止効果を、一層、向上することができる。
また、上述したように、放熱シールド部材6のシールド部32は、ガスケット21を介して回路基板3のグラウンド部(図示せず)に電気的に接続されている。電磁ノイズは交流であるため、シールド部32とグラウンド部とを接続するインピーダンスは、遮断する電磁ノイズの周波数に関して十分小さくなるように考慮する。このような構造では、集積回路素子4、伝熱部5、放熱シールド部材6の平坦部31、シールド部32、ガスケット21、回路基板3のグラウンド部との間にノイズ伝達経路となるループが形成され、コネクタ7および各イーサネットターミナル8への電磁ノイズの漏洩を抑制することができる。
このように、放熱シールド部材6を回路基板3に設けられたグラウンド部に電気的に接続することにより、電磁ノイズのシールド効果を、一層、向上することができる。
なお、上記実施形態では、ガスケット21を回路基板3に押圧するシールド部32の先端部33は、シールド部32に対してほぼ直角に屈曲される構造として例示した。しかし、シールド部32の先端部33は、屈曲せずに、シールド部32をそのまま延在するストレート形状としてもよい。
なお、上記実施形態では、ガスケット21を回路基板3に押圧するシールド部32の先端部33は、シールド部32に対してほぼ直角に屈曲される構造として例示した。しかし、シールド部32の先端部33は、屈曲せずに、シールド部32をそのまま延在するストレート形状としてもよい。
また、放熱シールド部材6のシールド部32は、集積回路素子4から離れた位置で、ガスケット21を介して回路基板3に熱伝導可能に接続されている。このため、集積回路素子4から発生される熱は、放熱シールド部材6の内側部6aにより回路基板3の広い領域に分散され、熱の局所集中を抑制することができる。
回路基板3と放熱シールド部材6のシールド部32との間に介在するガスケット21は、ポリウレタンやゴム等の柔軟性を有する部材を芯材とする構造を有する。このため、回路基板3の熱による変形や振動、製造時の公差、あるいは外側部6bに外力が与えられたことにより集積回路素子4に作用する応力を低減することができる。
なお、上記実施形態では、第二筐体2には、コネクタ7やイーサネットターミナル8等の端子を収容する内部空間を有する構造として例示したが、本発明の電子制御装置100は、コネクタ7やイーサネットターミナル8を有していない構造にも適用することができる。コネクタ7やイーサネットターミナル8有しておらず、第二筐体2には、例えば、装飾パネル等のみが取り付けられる構造であれば、第二筐体2は板状の蓋体構造としてもよい。
本発明の第1の実施形態によれば、下記の効果を奏する。
(1)電子制御装置100は、組付け用開口部11を有する第一筐体1および組付け用開口部11全体を覆う第二筐体2により構成され、組付け用開口部11に連通する連通開口部12を有する筐体10と、筐体10の内部に収容された回路基板3と、回路基板3に実装された集積回路素子4と、集積回路素子4に熱結合され、グラウンドに接地された放熱シールド部材6とを備えている。放熱シールド部材6は、筐体10の内部に収容され、集積回路素子4と熱結合された内側部6aと、連通開口部12を介して筐体10の外側に延在された外側部6bとを有する。第一筐体1に設けられた組付け用開口部11は、その全体が第二筐体2により覆われている。放熱シールド部材6は、組付け用開口部11に連通する連通開口部12を介して筐体10の外側に延在された外側部6bを有する。集積回路素子4から発生される熱は、放熱シールド部材6の外側部6bから空気中へ対流および放射により放熱するため、効率の良い放熱性を有する。また、筐体10には、放熱シールド部材6と連通開口部12との隙間以外には隙間が形成されておらず、しかも、放熱シールド部材6と連通開口部12との隙間は殆ど無い。このため、放熱シールド部材6と連通開口部12との隙間を介して、集積回路素子4からの電磁ノイズが筐体10の外部に放射される電磁放射および外部から筐体10内の侵入する電磁ノイズを抑制することができる。
(1)電子制御装置100は、組付け用開口部11を有する第一筐体1および組付け用開口部11全体を覆う第二筐体2により構成され、組付け用開口部11に連通する連通開口部12を有する筐体10と、筐体10の内部に収容された回路基板3と、回路基板3に実装された集積回路素子4と、集積回路素子4に熱結合され、グラウンドに接地された放熱シールド部材6とを備えている。放熱シールド部材6は、筐体10の内部に収容され、集積回路素子4と熱結合された内側部6aと、連通開口部12を介して筐体10の外側に延在された外側部6bとを有する。第一筐体1に設けられた組付け用開口部11は、その全体が第二筐体2により覆われている。放熱シールド部材6は、組付け用開口部11に連通する連通開口部12を介して筐体10の外側に延在された外側部6bを有する。集積回路素子4から発生される熱は、放熱シールド部材6の外側部6bから空気中へ対流および放射により放熱するため、効率の良い放熱性を有する。また、筐体10には、放熱シールド部材6と連通開口部12との隙間以外には隙間が形成されておらず、しかも、放熱シールド部材6と連通開口部12との隙間は殆ど無い。このため、放熱シールド部材6と連通開口部12との隙間を介して、集積回路素子4からの電磁ノイズが筐体10の外部に放射される電磁放射および外部から筐体10内の侵入する電磁ノイズを抑制することができる。
(2)内側部6aおよび外側部6bを有する放熱シールド部材6は、金属部材により一部材として形成されている。このため、放熱フィンを有する放熱部材等に比し、安価にすることができる。
(3)筐体10は、それぞれ組付け用開口部11に連通する連通開口部12を有する一対の側部を有し、放熱シールド部材6は、連通開口部12のそれぞれから筐体10の外側に延在された一対の外側部6bを有する。外側部6bを筐体10の両側部に設けることにより、外側部6bの面積を大きくすることができ、放熱性を向上することができる。
(4)回路基板3に接続されるイーサネットターミナル8をさらに備え、イーサネットターミナル8は、放熱シールド部材6の内側部6aは、集積回路素子4とイーサネットターミナル8との間に、回路基板3に設けられたグラウンド部に電気的に接続されるシールド部32を含む。このような構造では、集積回路素子4、放熱シールド部材6、回路基板3のグラウンド部との間にノイズ伝達経路となるループが形成され、イーサネットターミナル8への電磁ノイズの漏洩を抑制することができる。このため、第二筐体2のイーサネットターミナル8が取り付けられた開口を介して外部から侵入する電磁ノイズは、放熱シールド部材6のシールド部32により遮断され、電磁ノイズが集積回路素子4に漏洩するのを防止することができる。
(5)放熱シールド部材6のシールド部32と前記回路基板3の前記グラウンド部との間に、柔軟性を有し、シールド部32と回路基板3のグラウンド部とを電気的に接続するガスケット21を、さらに備える。このため、回路基板3の熱による変形や振動、製造時の公差、あるいは外側部6bに外力が与えられたことにより集積回路素子4に作用する応力を低減することができる。
(6)放熱シールド部材6のシールド部32は、連通開口部12のイーサネットターミナル8側の端部12aと同一線上、もしくは連通開口部12のイーサネットターミナル8側の端部12aよりイーサネットターミナル8側に配置されている。これにより、筐体10の外部から連通開口部12を介して侵入する電磁ノイズは、シールド部32により遮断され、イーサネットターミナル8への電磁ノイズの漏洩の防止効果を向上することができる。
-第2の実施形態-
図5は、本発明の電子制御装置の第2の実施形態を示す断面図である。図5は、第1の実施形態の図2に相当する図である。
第2の実施形態の電子制御装置100が第1の実施形態と相違するのは放熱シールド部材6Aのシールド部32aにより集積回路素子4の外周側面全体を取り囲む構造とした点である。
図5に図示されるように、放熱シールド部材6Aは、平坦部31の前部側、後部側および前部側と後部側を接続する一対の側部(図5には図示されず)に設けられたシールド部32aを備えている。つまり、放熱シールド部材6Aのシールド部32aは、内側部6aの外周を取り囲む、平面視で矩形形状に形成されている。したがって、集積回路素子4は、放熱シールド部材6Aのシールド部32aによって、外周側面全体を取り囲まれている。
放熱シールド部材6Aの内側部6aの前後の一対のシールド部32aと回路基板3のグラウンド部との間には、ガスケット21が設けられている。
図5は、本発明の電子制御装置の第2の実施形態を示す断面図である。図5は、第1の実施形態の図2に相当する図である。
第2の実施形態の電子制御装置100が第1の実施形態と相違するのは放熱シールド部材6Aのシールド部32aにより集積回路素子4の外周側面全体を取り囲む構造とした点である。
図5に図示されるように、放熱シールド部材6Aは、平坦部31の前部側、後部側および前部側と後部側を接続する一対の側部(図5には図示されず)に設けられたシールド部32aを備えている。つまり、放熱シールド部材6Aのシールド部32aは、内側部6aの外周を取り囲む、平面視で矩形形状に形成されている。したがって、集積回路素子4は、放熱シールド部材6Aのシールド部32aによって、外周側面全体を取り囲まれている。
放熱シールド部材6Aの内側部6aの前後の一対のシールド部32aと回路基板3のグラウンド部との間には、ガスケット21が設けられている。
第2の実施形態の電子制御装置100の他の構造は、第1の実施形態と同様であり、対応する部材に同一の符号を付して説明を省略する。
第2の実施形態の電子制御装置100は、第1の実施形態の放熱シールド部材6を含め第1の実施形態のすべての部材を有している。
よって、第2の実施形態の電子制御装置100は、第1の実施形態と同様の効果(1)~(6)を有する。
第2の実施形態の電子制御装置100は、第1の実施形態の放熱シールド部材6を含め第1の実施形態のすべての部材を有している。
よって、第2の実施形態の電子制御装置100は、第1の実施形態と同様の効果(1)~(6)を有する。
加えて、第2の実施形態では、放熱シールド部材6Aのシールド部32aは、集積回路素子4の外周側面全体を取り囲んでいる。このため、第二筐体2の開口と、コネクタ7および各イーサネットターミナル8との隙間から侵入する電磁ノイズの回り込みを抑えることができ、漏洩電磁ノイズの遮断に、一層、効果を奏する。また、集積回路素子4から発生される熱は、前・後部側の両側のシールド部32a、32bを介して回路基板3に伝熱されるので、熱の拡散効果をより大きくすることができる。
なお、上記では、放熱シールド部材6Aのシールド部32aが集積回路素子4の外周側面全体を取り囲む構造として例示した。しかし、放熱シールド部材6Aのシールド部32aが、集積回路素子4の前後の側面のみに対応して形成された構造としたり、集積回路素子4の前部と一対側面に対応して形成された構造としてもよい。
-第3の実施形態-
図6は、本発明の電子制御装置の第3の実施形態を示す断面図である。図6は、第1の実施形態の図3に相当する図である。
第1の実施形態の電子制御装置100では、放熱シールド部材6の外側部6bは、第一筐体1の側部に沿って、後部側に延在する構造であった。これに対し、第2の実施形態の電子制御装置100では、放熱シールド部材6Bの外側部6Bbは、第一筐体1および第二筐体2の側部に沿って、前部側および後部側に延在する外側後部6Bb1と外側前部6Bb2を有する。
図6は、本発明の電子制御装置の第3の実施形態を示す断面図である。図6は、第1の実施形態の図3に相当する図である。
第1の実施形態の電子制御装置100では、放熱シールド部材6の外側部6bは、第一筐体1の側部に沿って、後部側に延在する構造であった。これに対し、第2の実施形態の電子制御装置100では、放熱シールド部材6Bの外側部6Bbは、第一筐体1および第二筐体2の側部に沿って、前部側および後部側に延在する外側後部6Bb1と外側前部6Bb2を有する。
図6に図示されるように、第1の実施形態と同様、放熱シールド部材6Bは、左右方向(長手方向)の両端に設けられた一対の外側部6Bb1および6Bb2を有している。外側部6Bb1は、それぞれ、放熱シールド部材6のシールド部32から、第一筐体1の側部に沿って後部側に延在され、外側前部6Bb2は第二筐体2の側部に沿って前部側に延在される。
これにより、放熱シールド部材6Bの表面積を、第一の実施形態よりも大きくすることができる。さらに、連通開口部12からの電磁ノイズの侵入および放射を抑えることができる。
これにより、放熱シールド部材6Bの表面積を、第一の実施形態よりも大きくすることができる。さらに、連通開口部12からの電磁ノイズの侵入および放射を抑えることができる。
第3の実施形態の電子制御装置100の他の構造は、第1の実施形態と同様であり、対応する部材に同一の符号を付して説明を省略する。
第3の実施形態の電子制御装置100が第1の実施形態の放熱シールド部材6と相違する点は、以下の点である。第1の実施形態においては、第一筐体1の後部側にのみ外側部6bが延在する構造であった。これに対し、第3の実施形態の電子制御装置100では、第3の実施形態の放熱シールド部材6Bは、第一筐体1の後部側と第二筐体2の前部側に延在する外側後部6Bb1と外側前部6Bb2とを有する。従って、第3の実施形態の電子制御装置100は、第1の実施形態のすべての部材を有している。
よって、第3の実施形態の電子制御装置100は、第1の実施形態と同様の効果(1)~(6)を有する。
第3の実施形態の電子制御装置100が第1の実施形態の放熱シールド部材6と相違する点は、以下の点である。第1の実施形態においては、第一筐体1の後部側にのみ外側部6bが延在する構造であった。これに対し、第3の実施形態の電子制御装置100では、第3の実施形態の放熱シールド部材6Bは、第一筐体1の後部側と第二筐体2の前部側に延在する外側後部6Bb1と外側前部6Bb2とを有する。従って、第3の実施形態の電子制御装置100は、第1の実施形態のすべての部材を有している。
よって、第3の実施形態の電子制御装置100は、第1の実施形態と同様の効果(1)~(6)を有する。
加えて、第3の実施形態では、放熱シールド部材6Bの外側部6Bbは、第二筐体2の前部側に延在した分、表面積が増大するので、放熱性をより大きくすることができる。さらに、連通開口部12からの電磁ノイズの侵入および放射を抑えることができる。
なお、第1の実施形態において、放熱シールド部材6の外側部6bに、車両の車体等の外部機器に取り付ける取付部34を設けることもできることを記載したが、第3の実施形態では、取付部34を外側部6Bbの前部側に延在される部分6Bb2に設けることもできる。つまり、取付部34は、外側部6Bbの後部側に延在される部分6Bb1または前部側に延在される部分6Bb2のどちらに設けてもよい。また、取付部34は、外側部6Bbの後部側に延在される部分6Bb1および前部側に延在される部分6Bb2の両方に設けることが可能であり、このようにすれば、電子制御装置100の取付強度が大きくなり、また、取付部34が4か所となるので、取付け構造が安定し、振動や衝撃に対する信頼性も向上する。
-第4の実施形態-
図7は、本発明の電子制御装置の第4の実施形態を示す図である。
第1の実施形態では、放熱シールド部材6の外側部6bは、筐体10の左右方向(長手方向)の両端部で外部に引き出されていた。これに対し、第4の実施形態の電子制御装置では、放熱シールド部材(不図示)の外側部6Cbは、筐体10の天井部10aから外部に引き出されている。
図7に図示されるように、連通開口部12は、第一筐体1の天井部と第二筐体2の天井部との突合せ部に跨がって設けられており、放熱シールド部材の外側部6Cbは、この連通開口部12から外部に引き出されている。放熱シールド部材の外側部6Cbは、筐体10の内部に設けられた内側部6a(図2~4等参照)に接続される連結部6cを有している。連結部6cは、連通開口部12に挿入される幅狭に形成されており、平坦部31から上方(天井部側)に向けてほぼ直角に屈曲されている。
図7は、本発明の電子制御装置の第4の実施形態を示す図である。
第1の実施形態では、放熱シールド部材6の外側部6bは、筐体10の左右方向(長手方向)の両端部で外部に引き出されていた。これに対し、第4の実施形態の電子制御装置では、放熱シールド部材(不図示)の外側部6Cbは、筐体10の天井部10aから外部に引き出されている。
図7に図示されるように、連通開口部12は、第一筐体1の天井部と第二筐体2の天井部との突合せ部に跨がって設けられており、放熱シールド部材の外側部6Cbは、この連通開口部12から外部に引き出されている。放熱シールド部材の外側部6Cbは、筐体10の内部に設けられた内側部6a(図2~4等参照)に接続される連結部6cを有している。連結部6cは、連通開口部12に挿入される幅狭に形成されており、平坦部31から上方(天井部側)に向けてほぼ直角に屈曲されている。
外側部6Cbは、連結部6cに連結されており、連結部6cに対しほぼ直角に屈曲されて第一筐体1の天井部に沿って延在されている。外側部6Cbは、第一筐体1の天井部より一回り小さい程度の大面積を有しており、放熱面積の大きい帯状形状を有している。
第4の実施形態の電子制御装置100の他の構造は、第1の実施形態と同様であり、対応する部材に同一の符号を付して説明を省略する。
第4の実施形態の電子制御装置100は、放熱シールド部材の外側部6Cbの配置を、第1の実施形態の左右方向(長手方向)側の両端部から、天井部側に変更しただけであり、他の構造は、第1の実施形態と同一である。
よって、第4の実施形態の電子制御装置100は、第1の実施形態と同様の効果(1)~(6)を有する。
第4の実施形態の電子制御装置100は、放熱シールド部材の外側部6Cbの配置を、第1の実施形態の左右方向(長手方向)側の両端部から、天井部側に変更しただけであり、他の構造は、第1の実施形態と同一である。
よって、第4の実施形態の電子制御装置100は、第1の実施形態と同様の効果(1)~(6)を有する。
なお、第4の実施形態において、放熱シールド部材の外側部6Cbを、第一筐体1の底部側にも設けるようにしてもよい。また、放熱シールド部材の外側部6Cbを、第3実施形態と同様、第一筐体の天井部に沿って後部側に延在される部分と、第二筐体2の天井部に沿って前部側に延在される部分を有する構造としてもよい。
-第5の実施形態-
図8は、本発明の電子制御装置の第5の実施形態を示す外観斜視図であり、図9は、図8に図示された電子制御装置のIX-IX線断面図であり、図10は、図9に図示された電子制御装置のX-X線断面図である。
第1~第4の実施形態の電子制御装置100の筐体10は、第一筐体1と第二筐体2とを同層に、つまり、同一平面上に配置して組付けた構造であった。これに対し、第5の実施形態の電子制御装置100の筐体10は、第一筐体1Aと第二筐体2Aとを積層して組み付ける構造を有する。また、第1~第4の実施形態では、回路基板3を基板ガイド部15の溝16に嵌合する構造であったが、第5の実施形態では、回路基板3を第二筐体2Aに設けられたボス部18に、ねじ等の締結部材により固定する構造を有する。
以下では、第1の実施形態と相違する構造を主として説明し、第1の実施形態と同様な構造については、適宜、説明を省略する。
図8は、本発明の電子制御装置の第5の実施形態を示す外観斜視図であり、図9は、図8に図示された電子制御装置のIX-IX線断面図であり、図10は、図9に図示された電子制御装置のX-X線断面図である。
第1~第4の実施形態の電子制御装置100の筐体10は、第一筐体1と第二筐体2とを同層に、つまり、同一平面上に配置して組付けた構造であった。これに対し、第5の実施形態の電子制御装置100の筐体10は、第一筐体1Aと第二筐体2Aとを積層して組み付ける構造を有する。また、第1~第4の実施形態では、回路基板3を基板ガイド部15の溝16に嵌合する構造であったが、第5の実施形態では、回路基板3を第二筐体2Aに設けられたボス部18に、ねじ等の締結部材により固定する構造を有する。
以下では、第1の実施形態と相違する構造を主として説明し、第1の実施形態と同様な構造については、適宜、説明を省略する。
電子制御装置100は、第一筐体1Aと第二筐体2Aとからなる筐体10、放熱シールド部材6D、回路基板3、集積回路素子4、コネクタ7、複数のイーサネットターミナル8を有する。図8に図示されるように、第一筐体1Aと第二筐体2Aは、積層されて配置されている。第一筐体1Aは、上部側に組付け用開口部11A(図9参照)を有するボックス状に形成されている。また、第二筐体2Aは、下部側に、組付け用開口部11Aに対向して組付け用開口部11Aと同じ大きさの開口部を有するボックス状に形成されている。第一筐体1Aと第二筐体2Aは、図8、図9に図示されるように、第一筐体1Aの組付け用開口部11Aの周縁側部と、第二筐体2Aの開口部の周縁側部とを積層して組み付けられている。
筐体10内部には、回路基板3および集積回路素子4が収容されている。コネクタ7および複数のイーサネットターミナル8は、はんだ付けにより回路基板3に実装されている。コネクタ7および複数のイーサネットターミナル8は、回路基板3に実装された状態で、第一筐体1Aに形成された開口部内に挿通され、筐体10の外部に突出している。
集積回路素子4上には、放熱シールド部材6Dが配置されている。放熱シールド部材6Dと集積回路素子4との間には、集積回路素子4と放熱シールド部材6Dとの熱伝導を向上するための伝熱部5が介在されている。
図9、図10に図示されるように、第二筐体2Aには、4つのコーナー部のそれぞれから回路基板3に向けて延在するボス部18が一体に形成されている。回路基板3は、ねじ等の締結部材(図示せず)を用いて、ボス部18に固定されている。上記実施形態では、ボス部18が第二筐体2Aに設けられた構造として例示したが、ボス部18は、第一筐体1Aに設けてもよい。
第一筐体1Aおよび第二筐体2Aの左右方向(長手方向)の両側部には、外部に開放された連通開口部12が設けられている。連通開口部12は、組付け用開口部11Aに連通している。
回路基板3上には、集積回路素子4および放熱シールド部材6Dが実装されている。図9に図示されるように、放熱シールド部材6Dは、第一筐体1Aの内部に収容される内側部6aと、内側部6aに接続され、連通開口部12を介して第一筐体1Aの外部に延在される外側部6bとを有する。
図10に図示されるように、放熱シールド部材6Dの内側部6aは、前後方向の長さ(幅)が、集積回路素子4とほぼ同じ長さを有し、左右方向(長手方向)に同一幅に延在された帯状形状を有する。放熱シールド部材6Dの内側部6aは、連通開口部12から露出した位置で外側部6bに接続されている。放熱シールド部材6Dの外側部6bは、内側部6aに対し、第一筐体1Aの底部側に向けてほぼ直角に屈曲され、第一筐体1Aの側部に沿って前後方向に延在されている。外側部6bは、内側部6aよりも大きい前後方向の長さ(幅)を有しており、大面積を有する。
第5の実施形態の電子制御装置100の放熱シールド部材6Dは、第1の実施形態に設けられた、イーサネットターミナル8と集積回路素子4との間に配置されたシールド部32を有していないので、構造が簡素化され、低コスト化を図ることができる。
第5の実施形態の電子制御装置100の他の構造は、第1の実施形態と同様である。
第5の実施形態の電子制御装置100の他の構造は、第1の実施形態と同様である。
第5の実施形態の電子制御装置100は、組付け用開口部11Aを有する第一筐体1Aおよび組付け用開口部11A全体を覆う第二筐体2Aにより構成され、組付け用開口部11Aに連通する連通開口部12を有する筐体10と、筐体10の内部に収容された回路基板3と、回路基板3に実装された集積回路素子4と、集積回路素子4に熱結合された放熱シールド部材6Dとを備えている。従って、第1の実施形態の効果(1)と同様な効果を奏する。
第5の実施形態においても、第1の実施形態と同様、放熱シールド部材6Dは、金属部材により一部材として形成することができる。また、放熱シールド部材6Dの外側部6bは、組付け用開口部11Aに連通する連通開口部12から筐体10の外側に延在されている。さらに、第5の実施形態においても、第1の実施形態と同様、放熱シールド部材6Dの内側部6aは、集積回路素子4とコネクタ7との間に、回路基板3に設けられたグラウンド部に電気的に接続されるシールド部32を含む構造とされている。また、放熱シールド部材6Dのシールド部32と回路基板3のグラウンド部との間に、柔軟性を有し、シールド部32と回路基板3のグラウンド部とを電気的に接続するガスケット21を備えている。
従って、第5の実施形態においても、第1の実施形態の同様の効果(1)~(5)を有する。
従って、第5の実施形態においても、第1の実施形態の同様の効果(1)~(5)を有する。
[実施例]
第5の実施形態として記載された電子制御装置100を、下記に示す部材を用いて作製した。
筐体10の外形は176mm×117mm×28mm(厚さ)とした。回路基板3は、ねじ(図示せず)を用いて、第一筐体1Aの4つのコーナー部に設けられたボス部(不図示)に固定した。第一筐体1Aおよび第二筐体2Aは、熱伝導率0.8W/mK、放射率0.9のPBT樹脂を用いて作製した。
第5の実施形態として記載された電子制御装置100を、下記に示す部材を用いて作製した。
筐体10の外形は176mm×117mm×28mm(厚さ)とした。回路基板3は、ねじ(図示せず)を用いて、第一筐体1Aの4つのコーナー部に設けられたボス部(不図示)に固定した。第一筐体1Aおよび第二筐体2Aは、熱伝導率0.8W/mK、放射率0.9のPBT樹脂を用いて作製した。
集積回路素子4は、30mm×30mm×3.2mm(厚さ)のFCBGA(Flip
Chip Ball Grid Array)型の半導体装置として形成し、回路基板3に実装した。
回路基板3は、158mm×104mm×1.6mm(厚さ)を有するFR4材料により形成した。回路基板3は8層の多層基板であり、等価熱伝導率は、面内方向では69.4W/mK、垂直方向では0.45W/mKである。
Chip Ball Grid Array)型の半導体装置として形成し、回路基板3に実装した。
回路基板3は、158mm×104mm×1.6mm(厚さ)を有するFR4材料により形成した。回路基板3は8層の多層基板であり、等価熱伝導率は、面内方向では69.4W/mK、垂直方向では0.45W/mKである。
コネクタ7および複数のイーサネットターミナル8は、回路基板3に実装した。
伝熱部5は、熱伝導率を2W/mKとし、シリコン系樹脂に熱伝導性フィラーを含有した低弾性の伝熱材を用いて形成した。伝熱部5は、集積回路素子4の上部に設け、30mm×30mm×1.9mm(厚さ)とした。
伝熱部5は、熱伝導率を2W/mKとし、シリコン系樹脂に熱伝導性フィラーを含有した低弾性の伝熱材を用いて形成した。伝熱部5は、集積回路素子4の上部に設け、30mm×30mm×1.9mm(厚さ)とした。
放熱シールド部材6Dは、熱伝導率240W/mKのアルミニウム材料を用いて形成した。内側部6aは、幅30mm、厚さ2mmとし、集積回路素子4上の伝熱部5の上部に設けた。外側部6bは、長さ107mm、幅10mm、厚さ2mmとし、第一筐体1Aの外側表面と接続した。
本発明の実施例と比較するため、比較品を作製した。
比較品は、図8~図10に示す構造の電子制御装置100において、放熱シールド部材6Dを有しておらず、第一筐体1Aおよび第二筐体2Aに連通開口部12が形成されていない構造をとした。第一筐体1Aおよび第二筐体2Aの材料は、熱伝導率および放射率が実施例と同じPBT樹脂を用いて形成した。集積回路素子4上には、実施例と同材料で形成された伝熱部5を、実施例と同じ1.9mmの厚さに設けた。
比較品は、図8~図10に示す構造の電子制御装置100において、放熱シールド部材6Dを有しておらず、第一筐体1Aおよび第二筐体2Aに連通開口部12が形成されていない構造をとした。第一筐体1Aおよび第二筐体2Aの材料は、熱伝導率および放射率が実施例と同じPBT樹脂を用いて形成した。集積回路素子4上には、実施例と同材料で形成された伝熱部5を、実施例と同じ1.9mmの厚さに設けた。
比較品は放熱シールド部材6Dを有していないので、伝熱部5は、直接、第二筐体2Aの天井部に接触させた。但し、第一筐体1Aの内部空間の高さ(底部内面から天井部内面までの長さ)は、実施例と同一とし、第二筐体2Aの天井部に、実施例の放熱シールド部材6Dの厚さ分のボス部を設けた。すなわち、伝熱部5は、下面側が集積回路素子4に接触し、上面が第二筐体2Aの天井部に設けたボス部の下面に接触する。
本発明の実施形態による放熱効果を確認するため、実施例と比較品の集積回路素子4のジャンクション温度を測定した。ジャンクション温度とは、集積回路素子4を構成する半導体チップの表面温度のことであり、図9に図示された集積回路素子4の外周側面JXで測定した。ジャンクション温度は、無風環境、環境温度75℃において、集積回路素子4の発熱量を5.1Wとした条件で測定した。
図11は、本発明の実施例と比較例のジャンクション温度を示す図である。
図11に示されるように、上記条件でのジャンクション温度は、実施例の方が比較例よりも18℃程度低いことが確認された。これにより、本発明の実施例の電子制御装置100によれば、電磁ノイズのシールド性と放熱性との両立性を備えるものであることが確認された。
図11に示されるように、上記条件でのジャンクション温度は、実施例の方が比較例よりも18℃程度低いことが確認された。これにより、本発明の実施例の電子制御装置100によれば、電磁ノイズのシールド性と放熱性との両立性を備えるものであることが確認された。
なお、上記各実施形態では、集積回路素子4を、FCBGA型の半導体装置として例示した。しかし、集積回路素子4は、FCBGA型以外のBGA型としてもよい。また、集積回路素子4はBGA型以外の電子部品であってもよい。
上記各実施形態では、放熱シールド部材6、6A、6B、6C、6Dと集積回路素子4との間に伝熱部5を介在した構造として例示した。しかし、集積回路素子4と放熱シールド部材6、6A、6B、6C、6Dとが良好に熱伝導可能な熱結合構造を有していればよく、伝熱部5は無くてもよい。
上記各実施形態に示した放熱シールド部材6、6A、6B、6C、6Dの構造、材質、形状等は、それぞれ、一例として例示したものであり、筐体10の内部構造や筐体10内に収容される電子部品等、種々、要因により、適宜、変更して適用されるものである。
上記では、種々の実施形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。各実施形態を組合せたり、適宜、変形したりしてもよい。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。
1、1A 第一筐体
2、2A 第二筐体
3 回路基板
4 集積回路素子
6、6A、6B、6C、6D 放熱シールド部材
6a 内側部
6b、6Bb、6Cb 外側部
7 コネクタ
8 イーサネットターミナル
10 筐体
11、11A 組付け用開口部
12 連通開口部
12a 端部
16 溝
21 ガスケット
31 平坦部
32、32a、32b シールド部
34 取付部
100 電子制御装置
2、2A 第二筐体
3 回路基板
4 集積回路素子
6、6A、6B、6C、6D 放熱シールド部材
6a 内側部
6b、6Bb、6Cb 外側部
7 コネクタ
8 イーサネットターミナル
10 筐体
11、11A 組付け用開口部
12 連通開口部
12a 端部
16 溝
21 ガスケット
31 平坦部
32、32a、32b シールド部
34 取付部
100 電子制御装置
Claims (12)
- 組付け用開口部を有する第一筐体および前記組付け用開口部全体を覆う第二筐体により構成され、前記組付け用開口部に連通する連通開口部を有する筐体と、
前記筐体の内部に収容された回路基板と、
前記回路基板に実装された集積回路素子と、
前記集積回路素子に熱結合され、グラウンドに接地された放熱シールド部材とを備え、
前記放熱シールド部材は、
前記筐体の内部に収容され、前記集積回路素子と熱結合された内側部と、
前記連通開口部を介して前記筐体の外側に延在された外側部とを有する電子制御装置。 - 請求項1に記載の電子制御装置において、
前記内側部および前記外側部を有する前記放熱シールド部材は、金属部材により一部材として形成されている電子制御装置。 - 請求項1に記載の電子制御装置において、
前記筐体は、それぞれ前記組付け用開口部に連通する前記連通開口部を有する一対の側部を有し、
前記放熱シールド部材は、前記連通開口部のそれぞれから前記筐体の外側に延在された一対の前記外側部を有する電子制御装置。 - 請求項1に記載の電子制御装置において、
前記回路基板に接続されるコネクタをさらに備え、
前記コネクタは、前記筐体に設けられた開口を介して外部に露出され、
前記放熱シールド部材の前記内側部は、前記集積回路素子と前記コネクタとの間に、前記回路基板に設けられたグラウンド部に電気的に接続されるシールド部を含む電子制御装置。 - 請求項4に記載の電子制御装置において、
前記放熱シールド部材の前記シールド部と前記回路基板の前記グラウンド部との間に、柔軟性を有し、前記シールド部と前記回路基板の前記グラウンド部とを電気的に接続するガスケットを、さらに備える電子制御装置。 - 請求項5に記載の電子制御装置において、
前記回路基板をその面に垂直な方向から前記第一筐体の底面に平行な面に投影した面積は、前記第二筐体の底面に平行な面に投影した面積より大きく、前記回路基板が前記第一筐体内で占有する面積は、前記第二筐体内で占有する面積より大きく、
前記コネクタは、前記第二筐体に設けられている電子制御装置。 - 請求項5に記載の電子制御装置において、
前記コネクタは、前記第二筐体に固定され、前記回路基板の少なくとも一部は、前記第一筐体に設けられた溝内に嵌入されている電子制御装置。 - 請求項5に記載の電子制御装置において、
前記放熱シールド部材の前記シールド部は、前記連通開口部の前記コネクタ側の端部と同一線上、もしくは前記連通開口部の前記コネクタ側の端部より前記コネクタ側に配置されている電子制御装置。 - 請求項1に記載の電子制御装置において、
前記放熱シールド部材の面積は、前記筐体に設けられた前記連通開口部の面積より大きい電子制御装置。 - 請求項1に記載の電子制御装置において、
前記第一筐体は、金属または導電性のフィラーを含む樹脂または金属を含む材料により形成されている電子制御装置。 - 請求項1に記載の電子制御装置において、
前記第二筐体は、金属または導電性のフィラーを含む樹脂または金属を含む材料により形成されている電子制御装置。 - 請求項1から11までのいずれか一項に記載の電子制御装置において、
前記放熱シールド部材の前記外側部は、車両に取り付けられる取付け部を有する電子制御装置。
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- 2020-12-11 WO PCT/JP2020/046392 patent/WO2021149393A1/ja active Application Filing
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2016163135A1 (ja) | 2015-04-08 | 2016-10-13 | 三菱電機株式会社 | 電子モジュール及び電子装置 |
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