特開 2019-130835 多層型の成形体および車載用電子制御ユニット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2019-130835(P2019-130835A)

(43)【公開日】2019年8月8日

(54)【発明の名称】多層型の成形体および車載用電子制御ユニット

(51)【国際特許分類】

   B32B 27/00 20060101AFI20190712BHJP

   B32B 3/30 20060101ALI20190712BHJP

   F02B 77/11 20060101ALI20190712BHJP

【ＦＩ】

   B32B27/00 B

   B32B3/30

   F02B77/11 E

【審査請求】有

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2018-16007(P2018-16007)

(22)【出願日】2018年1月31日

(71)【出願人】

【識別番号】516035471

【氏名又は名称】株式会社ＩＢＵＫＩ

(74)【代理人】

【識別番号】100140408

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 康介

(72)【発明者】

【氏名】横尾 雄司

(72)【発明者】

【氏名】前田 篤志

(72)【発明者】

【氏名】渡辺 芳照

(72)【発明者】

【氏名】芳賀 剛

(72)【発明者】

【氏名】阿部 雄一

【テーマコード（参考）】

4F100

【Ｆターム（参考）】

4F100AK01A

4F100AK01B

4F100AK01C

4F100BA02

4F100BA03

4F100BA07

4F100BA10A

4F100BA10C

4F100DD01A

4F100GB32

4F100GB41

4F100JG01B

4F100JJ01A

4F100JJ01C

(57)【要約】

【課題】筐体を金属加工した作った層と、プラスチック加工して作った層という二層の形成体は、樹脂製のものと比べるとデザインの自由度が低く、重量が重くなってしまう。電磁波シールド性や放熱性を有しつつ、軽量でデザインの自由度が高い成形体を提供する。
【解決手段】少なくとも２種類の樹脂を用いて形成される多層型の成形体であって、熱伝導性樹脂で形成された層と、導電性樹脂で形成された層とをそれぞれ少なくとも一つ備えることを特徴とする多層型の成形体を備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくとも２種類の樹脂を用いて形成される多層型の成形体であって、
熱伝導性樹脂で形成された層と、
導電性樹脂で形成された層とを
それぞれ少なくとも一つ備えることを特徴とする多層型の成形体。

【請求項2】

請求項１に記載された多層型の成形体であって、
外部の層は、放熱用の突起が形成された前記熱伝導性樹脂の層であることを特徴とする多層型の成形体。

【請求項3】

請求項１に記載された多層型の成形体であって、
外部の層は、少なくとも一部に表面積を増やすための凹凸上のパターンが形成された前記熱伝導性樹脂の層であることを特徴とする多層型の成形体。

【請求項4】

請求項１に記載された多層型の成形体であって、
外側に設けられた前記熱伝導性樹脂で形成された第１層と、
前記第１層より内側に設けられ、周波数特性に応じた形の孔が設けられた前記導電性樹脂で形成された第２層と、
前記第２層より内側に設けられた前記熱伝導性樹脂で形成された第３層とを備えることを特徴とする多層型の成形体。

【請求項5】

請求項１から請求項４いずれか1項に記載の複合成形体を用いた車載用電子制御ユニット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、多層型の成形体および車載用電子制御ユニットに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、車両は、機械的な機構や原理を用いて制御されていた。しかし、近年の電子制御技術の向上に伴って、エンジンやトランスミッションや車間距離制御システムなど車両の様々な分野において電子制御が行われるようになってきた。

【0003】

電子制御ユニットの筐体は、金属製や樹脂製のものがある。金属製の筐体は、電磁波ノイズに対する電磁波シールド性や放熱性が高いという特徴があり、樹脂製のものは軽く、デザインの自由度が高いという特徴がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平１１−３４７４８３

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、金属製の筐体は、加工が難しいためデザインの自由度が低く、また重量が重くなってしまうという課題がある。さらに、樹脂製のものは電磁波シールド性や放熱性に問題がある。

【0006】

このため、筐体を金属加工した作った層と、プラスチック加工して作った層という二層の形成体による筐体が開発された（特許文献１）。しかし、このような形成体であっても、樹脂製のものと比べるとデザインの自由度が低く、重量が重くなってしまう。

【0007】

このため、電磁波シールド性や放熱性を有しつつ、軽量でデザインの自由度が高い成形体が求められている。

【0008】

本発明は、上述した課題を解決するために成形体および車載用電子制御ユニットを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

少なくとも２種類の樹脂を用いて形成される多層型の成形体であって、
熱伝導性樹脂で形成された層と、
導電性樹脂で形成された層とを
それぞれ少なくとも一つ備えることを特徴とする多層型の成形体。

【0010】

例えば、外側を熱伝導性樹脂による層で形成し、内側を導電性樹脂で形成した多層型の成形体を車載用電子制御ユニット用の筐体とすることで、電磁波シールド性や放熱性を有しつつ、軽量でデザインの自由度が高い成形体を提供できる。

【0011】

請求項１に記載された多層型の成形体であって、
外部の層は、放熱用の突起が形成された前記熱伝導性樹脂の層であることを特徴とする多層型の成形体。

【0012】

外側の層に、リブなど放射用の突起が形成されることで、より放熱性が高く軽量でデザインの自由度が高い成形体を提供できる。

【0013】

請求項１に記載された多層型の成形体であって、
外部の層は、少なくとも一部に表面積を増やすための凹凸上のパターンが形成された前記熱伝導性樹脂の層であることを特徴とする多層型の成形体。

【0014】

外側の層に、エンボス加工やシボ加工など放射用の凹凸上のパターンが形成されることで、より放熱性が高く軽量でデザインの自由度が高い成形体を提供できる。

【0015】

請求項１に記載された多層型の成形体であって、
外側に設けられた前記熱伝導性樹脂で形成された第１層と、
前記第１層より内側に設けられ、周波数特性に応じた形の孔が設けられた前記導電性樹脂で形成された第２層と、
前記第２層より内側に設けられた前記熱伝導性樹脂で形成された第３層とを備えることを特徴とする多層型の成形体。

【0016】

例えば、車載用電子制御ユニットの筐体として用いた場合、電子回路など発熱する可能性のある部材の近くに熱伝導性樹脂による第３層があるため、熱が筐体に伝わりやすく、さらに、熱伝導性樹脂で形成された第１層が外側に設けられているため、空気などに筐体の熱が放出されやすい。また、周波数特性に応じた孔が導電性樹脂によって形成された第２層に設けられているため、電磁波ノイズを減少することが可能であるとともに、筐体の外観から孔の形がわからないため、模倣品が作られることを防ぎやすい。このように、電磁波シールド性や放熱性を有しつつ、軽量でデザインの自由度が高い多層型の成形体を提供できる。

【0017】

請求項１から請求項４いずれか１項に記載の多層型の成形体を用いた車載用電子制御ユニット。

【0018】

複数の樹脂の特性を利用した多層型の成形体を筐体として用いることによって、電磁波シールド性や放熱性を有しつつ、金属を用いた筐体と比べ軽量でデザインの自由度が高い車載用電子制御ユニットを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の第１実施形態にかかる筐体の平面図である。

【図2】本発明の第１実施形態にかかる筐体の断面図である。

【図3】本発明の第２実施形態にかかる筐体の平面図である。

【図4】本発明の第２実施形態にかかる筐体の断面図である。

【図5】本発明の第３実施形態にかかる筐体の平面図である。

【図6】本発明の第３実施形態にかかる筐体の断面図である。

【図7】本発明の実施形態にかかる製造パターンを説明する概念図である。

【図8】本発明の第４実施形態にかかる３層構造の筐体の平面図である。

【図9】本発明の第４実施形態にかかる３層構造の筐体の断面図である。

【図10】本発明の実施形態にかかる製造方法の様式図である。

【図11】本発明の実施形態にかかる熱測定装置の写真である。

【図12】本発明の実施形態にかかるシールド性能測定装置の写真である。

【図13】本発明の実施形態にかかる熱測定の結果図である。

【図14】本発明の実施形態にかかる熱測定の結果図である。

【図15】本発明の実施形態にかかるシールド性能測定の結果図である。

【図16】本発明の第４実施形態にかかるシミュレーション結果図である。

【発明を実施するための最良の形態】

【0020】

［第１実施形態］
図１、図２は、本発明にかかる２種類の樹脂を用いて形成された車載用電子制御ユニットの筐体を示している。図１に示すように、筐体１０は、長手方向が２０３．７７２ミリメートル、短手方向１０３．４４５ミリメートルである。図２は、筐体１０のＡＡで切断した場合の断面図である。図２に示すように、筐体１０は、外側に厚さ１．５ミリメートルの熱伝導性樹脂の層１２と、内側に厚さ１．５ミリメートルの導電性樹脂の層１４からなる二層型の成形体である。なお、筐体の厚さは本実施形態の厚さに限定されない。車載用電子制御ユニットの筐体として用いられることが可能な厚み、例えば、２ミリメートルから０．５ミリメートルの間など、強度や収納空間に合わせ厚さであれば良い。

【0021】

本実施形態では、熱伝導性樹脂として、ユニチカ株式会社のＮ１０２０Ｔを、導電性樹脂として、東レ株式会社のトレカ（登録商標） ＴＬＰ５０４０（長繊維）を使用した。このように、筐体１０は、少なくとも２種類の樹脂を用いて形成される多層型の成形体の一例である。このように、熱伝導性樹脂の層１２は、熱伝導性樹脂で形成された層の一例である。このように、導電性樹脂の層１４は、導電性樹脂で形成された層の一例である。このように、筐体１０は、熱伝導性樹脂と、導電性樹脂とをそれぞれ少なくとも一つ備えることを特徴とする多層型の成形体の一例である。

【0022】

［第２実施形態］
図３、図４は、本発明にかかる２種類の樹脂を用いて形成された車載用電子制御ユニットの筐体を示している。図３に示すように、筐体２０は、長手方向が２０３．７７２ミリメートル、短手方向１０３．４４５ミリメートルであり、放熱用のリブ２３が外方方向に形成されている。図４は、筐体２０のＡＡで切断した場合の断面図である。図４に示すように、筐体２０は、外側に厚さ１．５ミリメートルの熱伝導性樹脂の層２２と、内側に厚さ１．５ミリメートルの導電性樹脂の層２４からなる二層型の成形体である。熱伝導性樹脂のリブが幅０．５ミリメートル、高さ５ミリメートルで形成されている。このように、熱伝導性樹脂の層２２は、外部の層は、放熱用の突起が形成された前記熱伝導性樹脂の層であることを特徴とする多層型の成形体の一例である。なお、本実施形態において、リブが幅０．５ミリメートル、高さ５ミリメートルで形成されているが、本発明はこれに限定されない。例えば、幅は、０．３ミリメートルから１ミリメートル、高さは、３ミリメートルから１０ミリメートルなど、強度や、放熱性能や、収納空間に合わせて自由に設計できる。

【0023】

［第３実施形態］
図５、図６は、本発明にかかる２種類の樹脂を用いて形成された車載用電子制御ユニットの筐体を示している。図５に示すように、筐体３０は、長手方向が２０３．７７２ミリメートル、短手方向１０３．４４５ミリメートルであり、放熱用パターン３３が外方方向に形成されている。図６は、筐体３０のＡＡで切断した場合の断面図である。図６に示すように、筐体３０は、外側に厚さ１．５ミリメートルの熱伝導性樹脂の層３２と、内側に厚さ１．５ミリメートルの導電性樹脂の層３４からなる二層型の成形体である。このように、熱伝導性樹脂の層３２は、少なくとも一部に表面積を増やすための凹凸上のパターンが形成された前記熱伝導性樹脂の層の一例である。

【0024】

図７は、２層構造の成形体の成形パターンの一例を示している。図７に示すように、本発明にかかる多層型成形体は、平らなパターン１１、リブが形成されているパターン２１、放熱用の模様が形成されているパターン３１など、使用する用途や、空間に合わせて様々な形状を取ることができる。

【0025】

［第４実施形態］
図８、図９は、本発明にかかる２種類の樹脂を用いて形成された車載用電子制御ユニットの筐体を示している。図８に示すように、筐体４０は、長手方向が２０３．７７２ミリメートル、短手方向１０３．４４５ミリメートルである。また、点線で書かれているのは、後述する導電性樹脂の層４４に形成されたスリット４５である。

【0026】

図８は、筐体４０のＡＡで切断した場合の断面図である。図９に示すように、筐体４０は、外側に厚さ１．５ミリメートルの熱伝導性樹脂の層４２と、内側に厚さ１．５ミリメートルの導電性樹脂の層４４と、さらに、内側に厚さ１．５ミリメートルの熱伝導性樹脂の層４６からなる三層型の成形体である。導電性樹脂の層４４には、周波数の特性に合わせたスリット４５が形成されている。導電性樹脂の層４４は、熱伝導性樹脂の層４２の内側にあり、外部から見ることができないため、模倣行為を防ぐことができる。

【0027】

このように、熱伝導性樹脂の層４２は、外側に設けられた前記熱伝導性樹脂で形成された第１層との一例である。また、導電性樹脂の層４４は、第１層より内側に設けられ、周波数特性に応じた形の孔が設けられた前記導電性樹脂で形成された第２層の一例である。また、熱伝導性樹脂の層４６は、第２層より内側に設けられた前記熱伝導性樹脂で形成された第３層の一例である。

【0028】

［製造方法］
図１０は、二層の成形体の製造方法を示す模式図である。図１０に示すように、本発明にかかる二層のせい形体は、いわゆるインサート成形で成形を行る。一回目の射出により成形された一次側の樹脂（導電性）を、再度金型（コア側）に嵌め、二回目の射出によって二次側の樹脂（熱伝導性）を一次側の樹脂と密着、成形することで、二つの機能性樹脂を組み合わせた製品を成形する。なお、本実施形態においては、インサート成形を用いて、２層構造の成形体の成形を行なっているが、二色成形を用いても同様の製品を成形可能である。

【0029】

また、３層構造の成形体は、一回目の射出により成形された一次側の樹脂（熱伝導性）を、再度金型（コア側）に嵌め、二回目の射出によって二次側の樹脂（導電性）を一次側の樹脂と密着、成形し、２回目の射出により成形された２層の樹脂を、再度金型（コア側）に嵌め、三回目の射出によって三次側の樹脂（熱伝導性）を二次側の樹脂と密着、成形することで、二つの機能性樹脂を組み合わせた３層構造の製品を成形する。このように、筐体１０、筐体２０、筐体３０、筐体４０は、多層型の成形体を用いた車載用電子制御ユニットの一例である。

【0030】

なお、前述した実施形態において、熱伝導性樹脂として、ユニチカ株式会社のＮ１０２０Ｔを、導電性樹脂として、東レ株式会社のトレカ（登録商標） ＴＬＰ５０４０（長繊維）を使用してきたが、本発明はこれに限定されない。例えば、熱伝導性樹脂として、ユニチカ株式会社のＮ１０２０Ｔ以外にも、東レ株式会社のトレリナ Ｈ５０１Ｂや、三菱エンジニアリングプラスチックス株式会社のＴＰＮ１１２５など、例えば、ＰＰ樹脂、ＰＣ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ナイロン６樹脂、ナイロン６６樹脂、ナイロン６１０樹脂、ＰＢＴ樹脂、ＰＰＳ樹脂などからなるいかなる熱伝導性樹脂であってもよい。

【0031】

また、導電性樹脂として、東レ株式会社のトレカ（登録商標） ＴＬＰ５０４０（長繊維）にも、帝人株式会社のＳｅｒｅｅｂｏ ＬＣＦや、三菱エンジニアリングプラスチックス株式会社のレニー Ｃ-４０８など、例えば、ＰＰ樹脂、ＰＣ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ナイロン６樹脂、ナイロン６６樹脂、ナイロン６１０樹脂、ＰＢＴ樹脂、ＰＰＳ樹脂などからなるいかなる導電性樹脂であってもよい。

【0032】

［放熱性能の測定］
図１１は、熱測定の装置を示す写真である。本発明にかかる直流電源を用いてセラミックヒーターを発熱させ、その熱源に箱状の成形品を被せ、サーモグラフィカメラを用いて、筐体１０、筐体２０、筐体３０の温度上昇の時間変化の測定を行った。その結果が、図１３、図１４である。

【0033】

［シールド性能の測定］
図１２は、電磁波の測定装置を示す写真である。ＴＥＭセル内に成形品をカットした試料を設置し、ネットワークアナライザを用いて、筐体１０、筐体２０、筐体３０の電磁波透過特性（Ｓ２１）の測定を行った。その結果が図１５である。

【0034】

図１３、図１４は、熱測定の結果を示す。なお、図１４は、図１３を拡大したものである。図１３、図１４に示すように、ＡＢＳ（図中の四角のドット）は、実験開始後、４分ほどで７０度前後と成るなど、温度が急上昇する。それに対して、成形体の表面加工がフラットのもの（筐体１０、図中では三角のドット）や、放熱用のパターンが加飾されたもの（筐体３０、図中では、上の方の×型のドット）は、ＡＢＳと比較し、温度の上昇が穏やかである。さらに、リブのついたもの（筐体２０、図中では下の方の×型のドット）は、アルミニウム（図中ではひし形のドット）と同等の特性が得られている。

【0035】

このように、筐体２０は、外側の層に、リブなど放射用の突起が形成されることで、より放熱性が高く軽量でデザインの自由度が高い成形体を提供できる。また、筐体３０は、外側の層に、エンボス加工やシボ加工など放射用の凹凸上のパターンが形成されることで、より放熱性が高く軽量でデザインの自由度が高い成形体を提供できる。

【0036】

例えば、これらの筐体を車載用電子制御ユニットの筐体として用いた場合、電子回路など発熱する可能性のある部材の近くに熱伝導性樹脂による第３層があるため、熱が筐体に伝わりやすく、さらに、熱伝導性樹脂で形成された第１層が外側に設けられているため、空気などに筐体の熱が放出されやすい。

【0037】

図１５は、電磁波シールドの測定結果を示す。図１５に示すように、フラットでリブや放熱用のパターンが形成されていない２層構造（筐体２０）や、放熱用のパターンが形成された筐体３０であっても、ＡＢＳ樹脂よりは電磁波シールド性能が低いことが示された。

【0038】

図１６は、３層構造の電磁波シールド特性を調べるシミュレーション結果である。図１６に示すように、スリットが開いたことで、高周波域のシールド性能が低下する。このように、スリットを開けることによって、特定の波長を通し、電磁波ノイズを減少可能な筐体を製造することが可能である。このように、周波数特性に応じた孔が導電性樹脂によって形成された第２層に設けられているため、電磁波ノイズを減少することが可能である。さらに、筐体４０の外観からスリット（孔）の形がわからないため、模倣品が作られることを防ぎやすい。このように、電磁波シールド性や放熱性を有しつつ、軽量でデザインの自由度が高い多層型の成形体を提供できる。

【0039】

このように、外側を熱伝導性樹脂による層で形成し、内側を導電性樹脂で形成した多層型の成形体を車載用電子制御ユニット用の筐体とすることで、電磁波シールド性や放熱性を有しつつ、軽量でデザインの自由度が高い成形体を提供できる。

【0040】

複数の樹脂の特性を利用した多層型の成形体を筐体として用いることによって、電磁波シールド性や放熱性を有しつつ、金属を用いた筐体と比べ軽量でデザインの自由度が高い車載用電子制御ユニットを提供できる。

【符号の説明】

【0041】

１０ 筐体
１１ 平らなパターン
１２ 熱伝導性樹脂の層
１４ 導電性樹脂の層
２０ 筐体
２１ リブが形成されているパターン
２２ 熱伝導性樹脂の層
２３ リブ
２４ 導電性樹脂の層
３０ 筐体
３２ 熱伝導性樹脂の層
３３ 放熱用の模様が形成されているパターン
３４ 導電性樹脂の層
４０ 筐体
４２ 熱伝導性樹脂の層
４４ 導電性樹脂の層
４６ 熱伝導性樹脂の層

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】