JP2010103370A - 電子制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電子制御装置において、発熱部品から発生する熱を外部に放熱可能であると共に、発熱部品にかかるストレスを低減させ、さらに構成部材の個々に対する寸法精度の要求レベルを低減させる
【解決手段】 発熱部品３が実装されるプリント基板２と、該プリント基板２を収容する筐体４とを備える電子制御装置であって、上記発熱部品３に接触する発熱部品接触領域Ｒ１と上記筐体４に接触する筐体接触領域Ｒ２とを有すると共に上記プリント基板２に対してプレスフィット接続され、上記発熱部品３から発生する熱を上記筐体４に伝熱するプレスフィット部品５を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、発熱部品が実装されたプリント基板と、該プリント基板を収容する筐体とを備える電子制御装置に関するものである。

例えば四輪自動車や二輪自動車には、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やデバイスドライバ等の発熱部品が実装されたプリント基板と、該プリント基板を収容する筐体とを備え、四輪自動車や二輪自動車の搭載装置の電子制御を行う電子制御装置が設置されている。
このような電子制御装置では、プリント基板に実装された発熱部品を含む各種部品の良好な動作環境を得るために、発熱部品から発生する熱を外部に放熱する必要がある。

例えば、特許文献１には、筐体（シールドケース）の一部で内部に向けて突出された筒状の突出部を形成し、当該突出部をプリント基板上の発熱部品に当接させることによって、発熱部品から発生する熱を筐体に逃がす方法が開示されている。

また、特許文献２には、発熱部品を放熱部材を介して筐体（カバー）に接続し、筐体に固定された放熱部材を介して発熱部品から発生する熱を筐体に逃がす方法が開示されている（例えば、特許文献２の図６参照）。

また、特許文献３及び特許文献４には、発熱部品が実装されるプリント基板の領域に開口（貫通孔）を形成し、筐体の一部で内部に向けて突出された突出部を直接あるいはヒートシンクを介して発熱部品に接続することによって、発熱部品から発生する熱を筐体に逃がす方法が開示されている。
特開平１０−１９０２６３号公報 特開２００６−８６５３６号公報 特開２００３−１１５６８１号公報 特開２００６−２９４７５４号公報

しかしながら、特許文献１〜４のように、発熱部品に対して、筐体の一部、筐体に固定された放熱部材、あるいは筐体に固定されたヒートシンクが当接する場合には、電子制御装置の組立ての際に、筐体、放熱部材あるいはヒートシンクを介して発熱部品が押圧され、発熱部品にストレスがかかる。
また、例えば筐体の一部を発熱部品に直接当接させる場合には、発熱部品のストレス軽減や効率的な伝熱のために、発熱部品に筐体の一部を正確に当接させる必要がある。このため、電子制御装置の構成部材に高い寸法精度が要求される。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、電子制御装置において、発熱部品から発生する熱を外部に放熱可能であると共に、発熱部品にかかるストレスを低減させ、さらに構成部材の個々に対する寸法精度の要求レベルを低減させることを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するための手段として、以下の構成を採用する。

第１の発明は、発熱部品が実装されるプリント基板と、該プリント基板を収容する筐体とを備える電子制御装置であって、上記発熱部品に接触する発熱部品接触領域と上記筐体に接触する筐体接触領域とを有すると共に上記プリント基板あるいは上記筐体に対してプレスフィット接続され、上記発熱部品から発生する熱を上記筐体に伝熱するプレスフィット部品を備えるという構成を採用する。

第２の発明は、上記第１の発明において、上記プレスフィット部品が、第１の端部と上記第２の端部とが上記プリント基板あるいは上記筐体に対してプレスフィット接続されると共に、上記第１の端部と上記第２の端部との間に上記発熱部品接触領域及び上記筐体接触領域を有するという構成を採用する。

第３の発明は、上記第１または第２の発明において、上記発熱部品接触領域が熱伝導材を介して上記発熱部品と接触しているという構成を採用する。

第４の発明は、上記第１〜第３のいずれかの発明において、上記筐体接触領域が熱伝導材を介して上記筐体と接触しているという構成を採用する。

第５の発明は、上記第１〜第４いずれかの発明において、上記発熱部品接触領域が上記発熱部品の全幅において上記発熱部品と接触しているという構成を採用する。

なお、本発明において「接触」とは、物と物とが直接触れることによって接続されている状態のみを示す意味ではなく、物と物とが他の物を介して接続されている状態を含むものとする。

本発明によれば、プレスフィット部品によって発熱部品から発生する熱が筐体に伝熱される。このため、発熱部品から発生する熱を外部に放熱することが可能となる。
また、プレスフィット部品は、プリント基板あるいは筐体に対してプレスフィット接続されている。このため、プリント基板あるいは筐体に対してプレスフィット部品を接続方向に移動させることができる。
つまり、本発明によれば、プレスフィット部品の接続方向の位置を任意に調節することができ、熱を伝達するためのプレスフィット部品を発熱部品及び筐体に確実に接触することができる。このため、電子制御装置の構成部材の寸法精度が高くなくとも発熱部品から発生する熱を筐体に伝熱させることができる。よって、電子制御装置の構成部材の個々に対する寸法精度の要求レベルを低減させることが可能となる。
また、電子制御装置を組み立てる際に、プレスフィット部品に接続方向から力が加わった場合であっても、プレスフィット部品がプリント基板あるいは筐体に対してプレスフィット接続されているため、加わる力に応じてプレスフィット部品が移動し、発熱部品にストレスがかかることを抑制することができる。
したがって、本発明によれば、電子制御装置において、発熱部品から発生する熱を外部に放熱可能であると共に、発熱部品にかかるストレスを低減させ、さらに構成部材の個々に対する寸法精度の要求レベルを低減させることが可能となる。

以下、図面を参照して、本発明に係る電子制御装置の一実施形態について説明する。なお、以下の図面においては、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。

（第１実施形態）
図１は、本実施形態の電子制御装置１の一部を模式的に示した断面図である。この図に示すように電子制御装置１は、プリント基板２と、発熱部品３と、筐体４と、プレスフィットバスバー５（プレスフィット部品）とを備えている。

プリント基板２は、配線パターンが形成された多層配線基板であり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やデバイスドライバといった発熱部品３を含む複数の電子部品が実装されている。
また、プリント基板２は、プレスフィットバスバー５を設置するための複数のスルーホール２１を備えている。

発熱部品３は、上述のようにＣＰＵ（Central Processing Unit）やデバイスドライバといった通電されることによって発熱する部品であり、複数のリード３ａによってプリント基板２と電気的及び物理的に接続されている。

筐体４は、プリント基板２を内部に収容するものであり、筐体４とプリント基板２との位置関係を固定する不図示の支持機構を有している。
そして、このような支持機構によってプリント基板２が支持されることによって、プリント基板２の部品実装面（表裏面）と筐体４とが一定距離離間された状態となる。
なお、筐体４は、亜鉛、アルミニウム、銅等の金属材料をプレス加工、切削加工、あるいはダイカスティングすることによって形成される。

そして、本実施形態の電子制御装置１は、発熱部品３からプリント基板２に伝熱された熱をプリント基板２から筐体４に伝熱するプレスフィットバスバー５を備えている。
プレスフィットバスバー５は、銅やステンレス鋼等の熱伝達率の高い材料によって形成された部材であり、図２の拡大斜視図に示すように、一方の端部５ａ（第１の端部）と他方の端部５ｂ（第２の端部）とにプリント基板２とプレスフィット接続するための接触部５ｃを有している。この接触部５ｃは、プリント基板２のスルーホール２１よりも僅かに幅広く形状設定され、径方向への伸縮が可能とされた部位である。そしてプレスフィットバスバー５は、接触部５ｃがプリント基板２のスルーホール２１に圧入されることによってプリント基板２に対してプレスフィット接続される。

また、プレスフィットバスバー５は、一方の端部５ａと他方の端部５ｂとの間が折り曲げられており、この一方の端部５ａと他方の端部５ｂとの間に、発熱部品３に接触する発熱部品接触領域Ｒ１と筐体４に接触する筐体接触領域Ｒ２とを有している。なお、本実施形態の電子制御装置１においては、プレスフィットバスバー５は、プレスフィットバスバー５の中央に配置される１つの発熱部品接触領域Ｒ１と、該発熱部品接触領域Ｒ１を挟む２つの筐体接触領域Ｒ２とを有している。

なお、発熱部品接触領域Ｒ１が確実に発熱部品３と接触し、筐体接触領域Ｒ２が確実に筐体４と接触するように、発熱部品３と筐体４との間に配置されていない状態でのプレスフィットバスバー５の発熱部品接触領域Ｒ１から筐体接触領域Ｒ２までの高さ距離は、発熱部品３から筐体４までの離間距離よりも僅かに長いことが好ましい。なお、このような場合には、プレスフィットバスバー５は、発熱部品３と筐体４との間に配置された場合に発熱部品３及び筐体４に対してストレスがかからないように柔軟性を有するように形成される。

また、発熱部品接触領域Ｒ１は、図２に示すように、発熱部品３の全幅において発熱部品３と接触している。
なお、例えばプレスフィットバスバー５を幅広に形状設定し、発熱部品の上面全てに発熱部品接触領域Ｒ１が接触するようにしても良い。

このようなプレスフィットバスバー５は、プリント基板２に対してプレスフィット接続されていることから、力を加えてプリント基板２の厚さ方向（プレスフィットバスバー５の接続方向）に移動させることで、プリント基板２に対して位置調節を行うことができる。そして、接触部５ｃは、図３に示すように、プレスフィットバスバー５のプリント基板２に対する位置調整範囲を確保するために、プリント基板２の厚さ距離よりも長く形成されている。
なお、図３等においては、接触部５ｃがいわゆるアイレッド型とされているが、シグマ型、Ｍ型あるいは丸型等の他の型とされていても構わない。

このような構成を有する電子制御装置１においては、発熱部品３から発生する熱は、プレスフィットバスバー５を介して筐体４に伝熱されて放熱される。

以上のような本実施形態の電子制御装置１によれば、プレスフィットバスバー５によって発熱部品３から発生する熱が筐体４に伝熱される。このため、発熱部品３から発生する熱を外部に放熱することが可能となる。
また、プレスフィットバスバー５は、プリント基板２に対してプレスフィット接続されている。このため、プリント基板２に対してプレスフィットバスバー５を接続方向に移動させることができる。
つまり、本実施形態の電子制御装置１によれば、プレスフィットバスバー５の接続方向の位置を任意に調節することができ、熱を伝達するためのプレスフィットバスバー５を発熱部品３に確実に接触することができる。このため、電子制御装置１の構成部材の寸法精度が高くなくとも発熱部品３から発生する熱を筐体４に伝熱させることができる。よって、電子制御装置１の構成部材の個々に対する寸法精度の要求レベルを低減させることが可能となる。
また、電子制御装置１を組み立てる際に、プレスフィットバスバー５に接続方向から力が加わった場合であっても、プレスフィットバスバー５がプリント基板２に対してプレスフィット接続されているため、加わる力に応じてプレスフィットバスバー５が移動し、発熱部品３にストレスがかかることを抑制することができる。
したがって、本実施形態の電子制御装置１によれば、発熱部品３から発生する熱を外部に放熱可能であると共に、発熱部品３にかかるストレスを低減させ、さらに構成部材の個々に対する寸法精度の要求レベルを低減させることが可能となる。

また、本実施形態の電子制御装置１によれば、プレスフィットバスバー５の発熱部品接触領域Ｒ１が発熱部品３の全幅において発熱部品３と接触する。
このため、発熱部品３の全幅からプレスフィットバスバー５に熱が移動され、効率的な放熱を行うことが可能となる。

なお、本実施形態の電子制御装置１においては、図４に示すように、プレスフィットバスバー５の発熱部品接触領域Ｒ１を、シリコンゲル、グリスあるいは伝熱シート等の柔軟な熱伝導材６を介して発熱部品３と接触し、筐体接触領域Ｒ２を同様に柔軟な熱伝導材６を介して筐体４と接触しても良い。
このような構成を採用することによって、柔軟な熱伝導材６の変形によって筐体４から発熱部品３への力を吸収し、発熱部品３にかかるストレスをより低減させることが可能となる。

また、本実施形態の電子制御装置１においては、図５に示すように、プリント基板２
に開口２ａを形成し、プレスフィットバスバー５の一部を開口２ａを通過させ、発熱部品接触領域Ｒ１をプリント基板２側（下方側）から発熱部品に接触させても良い。
このような構成を採用することによって、例えば発熱部品３の上方側にプレスフィットバスバー５の設置スペースが確保できない場合であっても、プレスフィットバスバー５を設置することが可能となる。

また、本実施形態の電子制御装置１においては、図６に示すように、図５に示す構成に加えて、さらにプレスフィットバスバー５の発熱部品接触領域Ｒ１を、シリコンゲル、グリスあるいは伝熱シート等の柔軟な熱伝導材６を介して発熱部品３と接触し、筐体接触領域Ｒ２を同様に柔軟な熱伝導材６を介して筐体４と接触しても良い。
このような構成を採用することによって、柔軟な熱伝導材６の変形によって筐体４から発熱部品３への力を吸収し、発熱部品３にかかるストレスをより低減させることが可能となる。

また、本実施形態の電子制御装置１においては、図７に示すようにプリント基板２に発熱部品３から発生する熱を発熱部品３の実装面と反対側の面に伝熱する伝熱経路２ｂ（熱伝導材）を形成し、発熱部品３の実装面と反対側の面にプレスフィットバスバー５の発熱部品接触領域Ｒ１を当接させても良い。すなわち、プレスフィットバスバー５の発熱部品接触領域Ｒ１を、プリント基板２に形成された伝熱経路２ｂを介して発熱部品３と接触させるようにしても良い。
このような構成を採用することによって、プリント基板２に蓄積される熱を低減させることも可能となる。

図４，６，７に示すように、本実施形態の電子制御装置１においては、発熱部品接触領域Ｒ１が熱伝導材を介して発熱部品３と接触しても良い。また、筐体接触領域Ｒ２も熱伝導材を介して筐体４と接触することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、本第２実施形態の説明において、上記第１実施形態と同様の部分については、その説明を省略あるいは簡略化する。

図８は、本実施形態の電子制御装置１Ａの一部を模式的に示した断面図である。この図に示すように、本実施形態の電子制御装置１Ａにおいては、プレスフィットバスバー５がプリント基板２ではなく筐体４にプレスフィット接続されている。
より詳細には、筐体４にプレスフィットバスバー５の接触部５ｃを挿入する挿入孔４ａが形成されており、当該挿入孔４ａにプレスフィットバスバー５の接触部５ｃが圧入されることによってプレスフィットバスバー５が筐体４に対してプレスフィット接続される。

このような構成を有する本実施形態の電子制御装置１Ａによれば、電子制御装置１Ａを組み立てる際に、プレスフィットバスバー５に接続方向から力が加わった場合であっても、プレスフィットバスバー５が筐体４に対してプレスフィット接続されているため、加わる力に応じてプレスフィットバスバー５が移動し、発熱部品３にストレスがかかることを抑制することができる。
したがって、本実施形態の電子制御装置１Ａによれば、上記第１実施形態の電子制御装置１と同様に、発熱部品３から発生する熱を外部に放熱可能であると共に、発熱部品３にかかるストレスを低減させ、さらに構成部材の個々に対する寸法精度の要求レベルを低減させることが可能となる。

なお、本実施形態の電子制御装置１Ａにおいては、図９に示すように、プレスフィットバスバー５の発熱部品接触領域Ｒ１を、シリコンゲル、グリスあるいは伝熱シート等の柔軟な熱伝導材６を介して発熱部品３と接触し、筐体接触領域Ｒ２を同様に柔軟な熱伝導材６を介して筐体４と接触しても良い。
このような構成を採用することによって、柔軟な熱伝導材６の変形によって筐体４から発熱部品３への力を吸収し、発熱部品３にかかるストレスをより低減させることが可能となる。

また、本実施形態の電子制御装置１においては、図１０に示すように、プリント基板２
に開口２ａを形成し、プレスフィットバスバー５の一部を開口２ａを通過させ、発熱部品接触領域Ｒ１をプリント基板２側（下方側）から発熱部品に接触しても良い。
このような構成を採用することによって、例えば発熱部品３の上方側にプレスフィットバスバー５の設置スペースが確保できない場合であっても、プレスフィットバスバー５を設置することが可能となる。

また、本実施形態の電子制御装置１Ａにおいては、図１１に示すように、図１０に示す構成に加えて、さらにプレスフィットバスバー５の発熱部品接触領域Ｒ１を、シリコンゲル、グリスあるいは伝熱シート等の柔軟な熱伝導材６を介して発熱部品３と接触し、筐体接触領域Ｒ２を同様に柔軟な熱伝導材６を介して筐体４と接触しても良い。
このような構成を採用することによって、柔軟な熱伝導材６の変形によって筐体４から発熱部品３への力を吸収し、発熱部品３にかかるストレスをより低減させることが可能となる。

また、本実施形態の電子制御装置１Ａにおいては、図１２に示すようにプリント基板２に発熱部品３から発生する熱を発熱部品３の実装面と反対側の面に伝熱する伝熱経路２ｂ（熱伝導材）を形成し、発熱部品３の実装面と反対側の面にプレスフィットバスバー５の発熱部品接触領域Ｒ１を当接させても良い。すなわち、プレスフィットバスバー５の発熱部品接触領域Ｒ１を、プリント基板２に形成された伝熱経路２ｂを介して発熱部品３と接触するようにしても良い。
このような構成を採用することによって、プリント基板２に蓄積される熱を低減させることも可能となる。

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る電子制御装置の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、上記実施形態においては、本発明のプレスフィット部品として、一方の端部５ａと他方の端部５ｂとの間が折り曲げられたバスバーであるプレスフィットバスバー５を用いる構成を採用した。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、発熱部品接触領域Ｒ１と筐体に接触する筐体接触領域Ｒ２とを有してさらにプリント基板２あるいは筐体４に対してプレスフィット接続される部材であればプレスフィット部品として用いることができる。
例えば、発熱部品接触領域Ｒ１の幅と筐体接触領域Ｒ２との幅が異なっていても良い。また、発熱部品接触領域Ｒ１が平面視で円形や楕円形であっても良い。また、発熱部品接触領域Ｒ１の形成材料と筐体接触領域Ｒ２との形成材料とが異なっていても良い。また、さらに多数の接触部５ｃを備えてプリント基板２あるいは筐体４に対してプレスフィット接触する構成を採用しても良い。

また、上記実施形態においては、単一のプレスフィット部品５を備える構成について説明した。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、複数のプレスフィット部品５を備える構成を採用することもできる。
例えば、プリント基板２に複数の発熱部品３が実装されている場合には、各発熱部品３に対してプレスフィット部品５を設置することによって複数のプレスフィット部品５を備えるようにしても良い。
また、単位部の発熱部品３に対して複数のプレスフィット部品５を設置するようにしても良い。

本発明の第１実施形態における電子制御装置の一部を模式的に示した断面図である。 本発明の第１実施形態における電子制御装置が備えるプレスフィットバスバーの拡大斜視図である。 本発明の第１実施形態における電子制御装置が備えるプレスフィットバスバーが有する接触部の拡大断面図である。 本発明の第１実施形態における電子制御装置の変形例であり、発熱部品接触領域が柔軟な熱伝導材を介して発熱部品と接触され、筐体接触領域が柔軟な熱伝導材を介して筐体と接触された構成を示す断面図である。 本発明の第１実施形態における電子制御装置の変形例であり、プリント基板に開口を形成し、プレスフィットバスバーの一部を開口を通過させ、発熱部品接触領域をプリント基板側から発熱部品に接触した構成を示す断面図である。 本発明の第１実施形態における電子制御装置の変形例であり、図５に示す構成に加えて、発熱部品接触領域が柔軟な熱伝導材を介して発熱部品と接触し、筐体接触領域が柔軟な熱伝導材を介して筐体と接触した構成を示す断面図である。 本発明の第１実施形態における電子制御装置の変形例であり、プリント基板伝熱経路を形成し、発熱部品の実装面と反対側の面にプレスフィットバスバーの発熱部品接触領域を当接した構成を示す断面図である。 本発明の第２実施形態における電子制御装置の一部を模式的に示した断面図である。 本発明の第２実施形態における電子制御装置の変形例であり、発熱部品接触領域が柔軟な熱伝導材を介して発熱部品と接触し、筐体接触領域が柔軟な熱伝導材を介して筐体と接触した構成を示す断面図である。 本発明の第２実施形態における電子制御装置の変形例であり、プリント基板に開口を形成し、プレスフィットバスバーの一部を開口を通過させ、発熱部品接触領域をプリント基板側から発熱部品に接触した構成を示す断面図である。 本発明の第２実施形態における電子制御装置の変形例であり、図１０に示す構成に加えて、発熱部品接触領域が柔軟な熱伝導材を介して発熱部品と接触し、筐体接触領域が柔軟な熱伝導材を介して筐体と接触した構成を示す断面図である。 本発明の第２実施形態における電子制御装置の変形例であり、プリント基板伝熱経路を形成し、発熱部品の実装面と反対側の面にプレスフィットバスバーの発熱部品接触領域を当接した構成を示す断面図である。

符号の説明

１，１Ａ……電子制御装置、２……プリント基板、２ａ……開口、２ｂ……伝熱経路（熱伝導材）、３……発熱部品、４……筐体、４ａ……挿入孔、５……プレスフィットバスバー（プレスフィット部品）、５ａ……端部（第１の端部）、５ｂ……端部（第２の端部）、５ｃ……接触部、６……柔軟な熱伝導材、Ｒ１……発熱部品接触領域、Ｒ２……筐体接触領域

Claims (5)

1. 発熱部品が実装されるプリント基板と、該プリント基板を収容する筐体とを備える電子制御装置であって、
   前記発熱部品に接触する発熱部品接触領域と前記筐体に接触する筐体接触領域とを有すると共に前記プリント基板あるいは前記筐体に対してプレスフィット接続され、前記発熱部品から発生する熱を前記筐体に伝熱するプレスフィット部品を備えることを特徴とする電子制御装置。
2. 前記プレスフィット部品は、第１の端部と前記第２の端部とが前記プリント基板あるいは前記筐体に対してプレスフィット接続されると共に、前記第１の端部と前記第２の端部との間に前記発熱部品接触領域及び前記筐体接触領域を有することを特徴とする請求項１記載の電子制御装置。
3. 前記発熱部品接触領域が熱伝導材を介して前記発熱部品と接触していることを特徴とする請求項１または２記載の電子制御装置。
4. 前記筐体接触領域が熱伝導材を介して前記筐体と接触していることを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載の電子制御装置。
5. 前記発熱部品接触領域が前記発熱部品の全幅において前記発熱部品と接触していることを特徴とする請求項１〜４いずれかに記載の電子制御装置。
   
   
   
   
   

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