技術分野
電子制御装置、及びその放熱構造、並びにその電子制御装置を搭載した電子機器に関する。例えば、車両に搭載される車載用ステレオカメラモジュールなどに適用される電子制御装置(ECU:Electronic Control Unit)や、BGA(Ball Grid Array)を用いた電子制御装置に関し、特にその放熱構造、電子機器に関するものである。
発明が解決しようとする課題[発明の詳細な説明]から抜粋
近年、電子制御装置の高機能化と高性能化により、電子部品(素子)からの発熱量が増大する傾向にある。また、電子制御装置の小型化により、電子部品(素子)からの発熱密度が増加する傾向にある。そして、これらの傾向に伴って、電子制御装置にあっては、効率的な放熱が重要な課題になっている。
係る課題に対し、効率的な放熱方法の一例として、ファンなどによる強制対流方法や冷却液による水冷方法がある。
しかし、ファンなどによる強制対流方法は、例えば、車室内に搭載される製品に適用されるような電子制御装置などにおいては、ファンから生じる騒音により車室内の快適性が低下するなどの新たな問題がある。また、冷却液による水冷方法は、冷却するための配管を設ける必要があることから、例えば、車室内に搭載される製品に適用される電子制御装置などにあっては、車体重量が増加するなどの課題がある。
従って、これらの課題があるため、ファンを用いた放熱方法や冷却液による水冷方法は、容易に用いることができない場合がある。
このように前記強制対流方法や前記冷却液を用いた水冷方法による放熱方法が使えない電子制御装置では、金属製筐体から自然対流や輻射により、電子部品(含素子、半導体チップ)からの熱を周囲に放散させる方法が一般的である。
このような自然対流や輻射による放熱方法を用いる場合には、発熱素子から如何に効率的に金属製筐体に熱を伝えるかが重要であり、発熱素子を直接金属製筐体に接触させる方法が一般的である。
その一例として、例えば、前記特許文献1に記載された電子制御装置などが提案されている。しかし、当該提案を含む従来技術にあっては、以下のような課題がある。
前記特許文献1には、上述したように弾性変形可能な接触片を備えた接触子を用いた放熱構造を有する電子制御装置が開示されている。
しかし、特許文献1に開示された弾性変形可能な接触片を用いた放熱構造は、例えば、はんだボールなどから構成される電極端子群を介して、基板に実装される発熱部品においては、環境温度が繰り返し変化する環境下では、接触片が、電極端子群を介して実装された回路基板を繰り返し加圧するため、電極端子群の接続信頼性が低下する。また接触片と回路基板の接触、及び接触片と金属製筐体の接触は、線接触、又は点接触となるため、接触熱抵抗が大きく、放熱効果の面で十分とは言い難い。
また、従来に、グリースを充填した微細フィンを有する伝熱部材を半導体チップと放熱部材の間に設置する半導体装置の冷却構造が提案されている。
しかし、微細フィンを用いた放熱構造は、微細フィンと発熱体である半導体チップ間の接触熱抵抗が考慮されていない。つまり、効果的な放熱ができない。また板状の微細フィンの隙間へのグリースが充填しにくいという課題がある。さらに微細フィンは、しなった状態で放熱部材の面に常に接触している。このため、例えば、はんだボールなどから構成される電極端子群を介して、回路基板に実装される発熱部品に対して、環境温度が繰り返し変化する環境下において、接触片が、回路基板を繰り返し加圧することで、電極端子群の接続信頼性が低下するという課題がある。
また、従来に隣接する突出フィーチャ同士が横方向の接触することで、局所的な高熱発生領域(例えばホットスポット)からの熱を放散除去する構成が提案されている。
しかし、この突出フィーチャを用いた放熱構造は、隣接する突出フィーチャ同士が横方向に接触した場合でも点接触、又は線接触となるため、接触熱抵抗が大きく、局所的な高熱発生領域(例えばホットスポット)からの熱を放散除去する効果は限定的となるという課題がある。また、例えば、はんだボールなどから構成される電極端子群を介して、基板に実装される発熱部品に対して、隣接する突出フィーチャ同士が縦方向に重なり合うことで、突出フィーチャの見かけの弾性率が高くなり、環境温度が繰り返し変化する環境下では、突出フィーチャが、回路基板を繰り返し加圧するため、電極端子群の接続信頼性が低下するという課題がある。
そこで、本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、発熱部品が電極端子群を介して回路基板に搭載される実装構造を有する電子制御装置において、所望の電極端子群の接続信頼性を確保でき、且つ、効率的な放熱が実現できる、電子制御装置及びその放熱構造、並びにその電子制御装置を搭載した電子機器を提供するものである。
課題を解決するための手段[発明の詳細な説明]から抜粋
課題を解決するために、本発明は、金属製筐体と回路基板との間に放熱材、接触子を配置し、前記放熱材は、前記金属製筐体と前記回路基板の両方に接触するように構成し、前記接触子は、前記金属製筐体に金属結合し、且つ当該接触部分を除く、前記接触子の一部、又は全部が、前記放熱材に接触するように構成する。
【発明の効果】
本発明によれば、発熱部品が電極端子群を介して回路基板に搭載される実装構造において、所望の電極端子群の接続信頼性を確保でき、且つ、効率的な放熱が実現できる、電子制御装置、その放熱構造、その電子制御装置を搭載した電子機器を提供することができる。
例えば、発熱部品の温度が高温となり、当該部品の動作保障温度以上となる可能性がある高温環境においても、接触子が回路基板に接触し、当該接触子を介して熱を拡散することができ、高放熱性を有するとともに、電極端子群の接続信頼性を維持できる電子制御装置を提供することができる。
上述した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
この発明についての権利主張の範囲[特許請求の範囲]
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この特許公報に記載されている図面[図面の簡単な説明]から抜粋
【図1】 本発明の第1の実施例を示す電子制御装置の要部断面図である。
【図2】 図1の接触子の一構成例を示す上面図である。
【図3】 図1の接触子の一構成例を示す斜視図である。
【図4】 従来の接触子(比較例3)を示す斜視図である。
【図5】 図1の実施例における発熱部品の温度特性を複数の従来技術(比較例1から比較例3)との比較で説明する特性図である。
【図6】 本発明の第2の実施例を示す電子制御装置の要部断面図である。
【図7】 本発明の接触子の他の形状例を示し、図6の金属製筐体の突起部との関係を示す上面図である。
【図8】 図7の接触子と突起部の斜視図である。
【図9】 放熱材の塗布状態を模式的に示す図である。
【図10】 本発明の放熱構造の製造工程を説明する工程図である。
1 発熱部品
2 回路基板
3 金属製筐体
4 固定具
5 接触子
6 放熱材
7 カバー
301 金属製筐体の突起部(凸部)
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