特許 5746892 電子制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5746892

(24)【登録日】2015年5月15日

(45)【発行日】2015年7月8日

(54)【発明の名称】電子制御装置

(51)【国際特許分類】

   H05K 1/02 20060101AFI20150618BHJP

【ＦＩ】

   H05K1/02 Q

   H05K1/02 J

【請求項の数】2

【全頁数】6

(21)【出願番号】特願2011-71806(P2011-71806)

(22)【出願日】2011年3月29日

(65)【公開番号】特開2012-209309(P2012-209309A)

(43)【公開日】2012年10月25日

【審査請求日】2013年12月10日

(73)【特許権者】

【識別番号】000141901

【氏名又は名称】株式会社ケーヒン

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(74)【代理人】

【識別番号】100108578

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 詔男

(74)【代理人】

【識別番号】100146835

【弁理士】

【氏名又は名称】佐伯 義文

(74)【代理人】

【識別番号】100094400

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 三義

(74)【代理人】

【識別番号】100107836

【弁理士】

【氏名又は名称】西 和哉

(74)【代理人】

【識別番号】100108453

【弁理士】

【氏名又は名称】村山 靖彦

(72)【発明者】

【氏名】風木 仁志

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 真一

【審査官】 吉澤 秀明

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１１−１６３４７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００４／０６８９２３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００９−０２１６２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−３２６９８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−１５０２８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２５１０２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１３０６８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−１６９１８９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０５Ｋ １／０２

Ｈ０５Ｋ ７／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内層に形成され且つ発熱部品と接続された内層パターンを有するプリント基板と、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、
前記内層パターンは、前記プリント基板の表層に形成された表層パターンよりも厚さが大きい大電流用の内層パターンであり、前記プリント基板のビア及び前記表層パターンを介して前記発熱部品と接続され、前記プリント基板の外縁部まで延設されており、
前記筐体の一部と前記プリント基板の外縁部とは、熱的に接続しており、
前記発熱部品から発せられた熱は、前記表層パターン、前記ビア、前記内層パターン、前記プリント基板の外縁部を順に介して前記筐体へ伝達されることを特徴とする電子制御装置。

【請求項2】

前記筐体は、金属製の第１の筐体と第２の筐体とから構成されており、
前記プリント基板は、前記第１の筐体と前記第２の筐体との間に挟まれた状態で両筐体に共締めされていることを特徴とする請求項１に記載の電子制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、大電流を流すための電子制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

一般的な電子制御装置は、部品実装用の多層基板として、例えば内層（グランド層及び電源層）の厚さが約３５μｍ、定格電流値が約５Ａの４層基板を備えている。このような電子制御装置の放熱効率を向上させる技術として、多層基板の内層に発熱電子部品の熱を伝達する内層側伝熱導体を設けると共に、多層基板表面においてカバーと接触する位置に形成された接地導体に対して上記内層側伝熱導体をビアを介して接続することにより、発熱電子部品から発せられた熱を、内層側伝熱導体→接地導体→カバーという径路で伝達させて空気中へ放熱させる技術が知られている（下記特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００８−１３０６８４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記のように、従来では、大電流を要しない電子制御装置内の発熱電子部品から発せられた熱を、多層基板の厚さ約３５μｍの内層を通じて金属製のカバー等の筐体から放熱させていたが、例えば４０Ａもの大電流を流すための電子制御装置では、内層自体の発熱量が極めて大きくなる（内層の抵抗値が同じ場合、内層の発熱量は電流の二乗に比例して増大する）ため、十分な放熱効果を得られず、さらなる放熱効率の向上が必要であった。

【0005】

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、大電流を流すための電子制御装置の放熱効率の向上を実現可能な電子制御装置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】

【0006】

上記目的を達成するために、本発明では、電子制御装置に係る第１の解決手段として、内層に形成され且つ発熱部品と接続された内層パターンを有するプリント基板と、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、前記内層パターンは、大電流用の内層パターンであり、前記プリント基板の外縁部まで延設されていることを特徴とする。

【0007】

また、本発明では、電子制御装置に係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記筐体の一部と前記プリント基板の外縁部とが熱的に接触していることを特徴とする。

【0008】

また、本発明では、電子制御装置に係る第３の解決手段として、上記第１または第２の解決手段において、前記筐体は、金属製の第１の筐体と第２の筐体とから構成されており、前記プリント基板は、前記第１の筐体と前記第２の筐体との間に挟まれた状態で両筐体に共締めされていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0009】

本発明では、プリント基板の内層に形成され且つ発熱部品と接続された大電流用の内層パターンをプリント基板の外縁部まで延設することにより、発熱部品から発せられた熱を大電流用の内層パターンを介してプリント基板の外縁部まで伝達させて放熱させることができ、また、大電流用の内層パターンを用いることにより、一般的な内層パターンと比較して内層パターンの抵抗値が下がるため、内層パターンに大電流が流れても内層パターン自体の発熱量を抑えることができる。
つまり、本発明によれば、プリント基板を収容する筐体からの基本的な放熱（筐体内部に充満した熱の放熱）に加えて、プリント基板の外縁部からの放熱も補助的に行われると共に、内層パターン自体の発熱量を抑えることができるため、大電流を流すための電子制御装置の放熱効率の向上を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本実施形態に係る電子制御装置１の分解斜視図である。

【図2】プリント基板２の外縁部の断面構造を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の図面において、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。
図１は、本実施形態に係る大電流を用いた電子制御装置１の分解斜視図である。この電子制御装置１は、大電流を利用する制御装置で、例えば車両に搭載されて車両扉の自動開閉制御を行うＥＣＵ（Electronic Control Unit）であり、プリント基板２と、該プリント基板２を収容する金属製のケース３（筐体）とを備えている。

【0012】

プリント基板２は、その表面に車両扉の自動開閉制御に必要な電子部品（図示省略）及び外部装置と接続するためのコネクタ２ａが実装された矩形状の多層基板である。この多層基板は、例えば４層基板であり、厚さが３５μｍの表層パターン（第１層及び第４層）と、厚さが大電流用の７０μｍの内層パターン（第２層及び第３層）から構成されている。コネクタ２ａは、例えばＰＢＴやＰＰＳ等の高熱伝導性樹脂から形成されており、プリント基板２の裏面側から表面側へ向けて貫通する２本のコネクタ固定用ネジ４によってプリント基板２にネジ止め固定されている。また、このプリント基板２の４隅及び中央部には、ケース３にプリント基板２を固定するための４隅ネジ孔２ｂ及び中央ネジ孔２ｃが設けられている。

【0013】

ケース３は、上記プリント基板２を内部に収容して保護する鉄或いはアルミ等の金属製ケースであり、下側ケース３１（第１の筐体）と上側ケース３２（第２の筐体）との２つのパーツに分割可能な構成となっている。下側ケース３１の４隅及び中央部には、プリント基板２を固定するための４隅ネジ孔３１ａ及び中央ネジ孔３１ｂが設けられている。また、上側ケース３２の４隅にも、プリント基板２を固定するための４隅ネジ孔３２ａが設けられている。

【0014】

プリント基板２は、部品実装面を上側にした状態で、プリント基板２の中央ネジ孔２ｃを上側から下側へ向けて貫通して下側ケース３１の中央ネジ孔３１ｂに螺合する基板固定用ネジ５によって下側ケース３１にネジ止め固定される。上側ケース３２は、下側ケース３１にプリント基板２が固定された状態で、上側ケース３２及びプリント基板２の４隅ネジ孔３２ａ、２ｂを上側から下側へ向けて貫通して下側ケース３１の４隅ネジ孔３１ａに螺合するケース固定用ネジ６によって下側ケース３１にネジ止め固定される。
このように、プリント基板２は、下側ケース３１と上側ケース３２との間に挟まれた状態で両ケース３１、３２に共締めされる。

【0015】

図２は、ケース３（３１、３２）に共締めされた状態でのプリント基板２の外縁部の断面構造を示す図である。この図に示すように、プリント基板２は、ガラスエポキシ樹脂等から形成された絶縁層２ｄと、大電流用の銅箔等から形成された厚さ７０μｍの内層パターン２ｅ（グランドパターン２e1、電源パターン２e2）とが交互に積層された多層構造となっている。なお、図中の符号２ｆはプリント基板２の表面に実装された電子部品の内、特に大電流が流れて発熱する発熱部品である。

【0016】

プリント基板２の内層に形成された大電流用のグランドパターン２e1は、ビア２ｇ及び表層パターン２ｈを介して発熱部品２ｆと電気的に接続されていると共に、プリント基板２の外縁部まで延設されている。また、大電流用の電源パターン２ｅ_２も、不図示の発熱部品と電気的に接続されていると共に、プリント基板２の外縁部まで延設されている。なお、大電流用のグランドパターン２e1との短絡を防ぐために、大電流用の電源パターン２e2はビア２ｇを避けてパターニングされている。

【0017】

ケース３の一部はプリント基板２の外縁部（特に外縁部の基板表面及び基板裏面）と熱的に接触している。ここで、「熱的な接続」とは、金属製のケース３と樹脂製のプリント基板２との間で熱の伝達が行われる程度の物理的な接触或いは距離を指す。本実施形態では、ケース３とプリント基板２とがケース固定用ネジ６によって共締めされて、プリント基板２に対してケース３が大きな圧力で接触しているため、ケース３とプリント基板２間において良好な熱伝導性を確保できる。

【0018】

このように、プリント基板２の内層に形成され且つ発熱部品２ｆと接続された大電流用の内層パターン２ｅ（特にグランドパターン２e1）をプリント基板２の外縁部まで延設することにより、発熱部品２ｆから発せられた熱を、大電流用のグランドパターン２e1→プリント基板２の外縁部→ケース３という径路で伝達させて空気中に放熱させることができ、また、大電流用の内層パターン２eを用いることにより、一般的な内層パターンと比較して内層パターン２eの抵抗値が下がるため、内層パターン２eに大電流が流れても内層パターン２e自体の発熱量を抑えることができる。
つまり、本実施形態によれば、プリント基板２を収容するケース３からの基本的な放熱（ケース３内部に充満した熱の放熱）に加えて、プリント基板２の外縁部からの放熱も補助的に行われと共に、内層パターン２e自体の発熱量を抑えることができるため、大電流を流すための電子制御装置１の放熱効率の向上を実現することができる。

【0019】

さらに、本実施形態の構成と、特許文献１（特開２００８−１３０６８４号公報）に記載の構成、つまりプリント基板２の内層に発熱電子部品の熱を伝達する内層側伝熱導体を設けると共に、プリント基板２の表面において上側ケース３２と接触する位置に形成された接地導体に対して上記内層側伝熱導体をビアを介して接続する構成を合体させれば、さらなる放熱効率の向上を実現できる。

【0020】

以上、本発明の一実施形態である電子制御装置１について説明したが、本発明は車両に搭載されて車両扉の自動開閉制御を行うＥＣＵに限らず、コネクタがネジ止め固定されているプリント基板と、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に広く適用することができる。

【符号の説明】

【0021】

１…電子制御装置、２…プリント基板、２ｆ…発熱部品、２ｅ…大電流用の内層パターン、３…ケース（筐体）、３１…下側ケース（第１の筐体）、３２…上側ケース（第２の筐体）

【図1】

【図2】