特開 2023-177300 車載電子装置

(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】P2023177300

(43)【公開日】2023-12-13

(54)【発明の名称】車載電子装置

(51)【国際特許分類】

   H05K 7/20 20060101AFI20231206BHJP

   H05K 7/14 20060101ALI20231206BHJP

   B60R 16/02 20060101ALI20231206BHJP

【ＦＩ】

H05K7/20 B

H05K7/14 C

B60R16/02 610D

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023087091

(22)【出願日】2023-05-26

(31)【優先権主張番号】P 2022089926

(32)【優先日】2022-06-01

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】000000011

【氏名又は名称】株式会社アイシン

(74)【代理人】

【識別番号】110002871

【氏名又は名称】弁理士法人坂本国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】六浦 圭太

(72)【発明者】

【氏名】竹本 敬介

(72)【発明者】

【氏名】藤野 昭一

【テーマコード（参考）】

5E322

5E348

【Ｆターム（参考）】

5E322AA01

5E322AA03

5E322AA11

5E322AB06

5E322EA10

5E322EA11

5E322FA06

5E348AA03

5E348AA08

5E348AA10

5E348AA11

5E348AA40

(57)【要約】

【課題】基板上に重量部品及び発熱部品が実装される構成において、重量部品の耐振動性の確保と発熱部品の放熱性の確保とを同時に効率的に実現する。
【解決手段】放熱性を有する筐体と、伝熱性の接着剤層を介して筐体に接合し、複数の部品が実装される基板とを含み、複数の部品は、発熱部品と、発熱部品よりも重量が大きい重量部品とを含み、基板は、重量部品が、第１表面に配置され、発熱部品が、第１表面とは逆側の第２表面に配置され、伝熱性の接着剤層は、発熱部品に熱的に接続され且つ基板に垂直な方向に視て重量部品に重なる態様で、基板の第２表面に接合する、車載電子装置が開示される。
【選択図】図２Ｂ

【特許請求の範囲】

【請求項1】

放熱性を有する筐体と、
伝熱性の接着剤層を介して前記筐体に接合し、複数の部品が実装される基板とを含み、
前記複数の部品は、発熱部品と、前記発熱部品よりも重量が大きい重量部品とを含み、
前記基板には、前記重量部品は、第１表面に配置され、前記発熱部品は、前記第１表面とは逆側の第２表面に、配置され、
前記伝熱性の接着剤層は、前記発熱部品に熱的に接続され且つ前記基板に垂直な方向に視て前記重量部品に重なる態様で、前記基板の前記第２表面に接合する、車載電子装置。

【請求項2】

前記筐体は、前記基板に向けて突出し且つ前記伝熱性の接着剤層に接合する台座部を有する、請求項１に記載の車載電子装置。

【請求項3】

前記発熱部品は、抵抗を含み、
前記伝熱性の接着剤層は、前記基板に垂直な方向に視て、前記抵抗からの配線パターンに重なる、請求項１に記載の車載電子装置。

【請求項4】

前記配線パターンにおける前記伝熱性の接着剤層に重なる位置は、前記配線パターンにおける長さ方向の中間位置よりも前記抵抗に近い、請求項３に記載の車載電子装置。

【請求項5】

前記伝熱性の接着剤層は、前記配線パターンの配線幅に対応するサイズを有する、請求項３又は４に記載の車載電子装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、車載電子装置に関する。

【背景技術】

【0002】

発熱部品を実装する基板に対して、金属製の放熱板を平行に配置し、基板上の発熱部品と、放熱板に螺着する金属製の放熱ネジとの間に、放熱シートを配置する技術が知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００４－２９６８７８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上記のように従来技術では、基板上に重量部品及び発熱部品が実装される場合に、重量部品の耐振動性の確保と発熱部品の放熱性の確保とを同時に効率的に実現することが難しい。

【0005】

そこで、１つの側面では、本開示は、基板上に重量部品及び発熱部品が実装される構成において、重量部品の耐振動性の確保と発熱部品の放熱性の確保とを同時に効率的に実現することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

１つの側面では、放熱性を有する筐体と、
伝熱性の接着剤層を介して前記筐体に接合し、複数の部品が実装される基板とを含み、
前記複数の部品は、発熱部品と、前記発熱部品よりも重量が大きい重量部品とを含み、
前記基板には、前記重量部品は、第１表面に配置され、前記発熱部品は、前記第１表面とは逆側の第２表面に、配置され、
前記伝熱性の接着剤層は、前記発熱部品に熱的に接続され且つ前記基板に垂直な方向に視て前記重量部品に重なる態様で、前記基板の前記第２表面に接合する、車載電子装置が提供される。

【発明の効果】

【0007】

１つの側面では、本開示によれば、基板上に重量部品及び発熱部品が実装される構成において、重量部品の耐振動性の確保と発熱部品の放熱性の確保とを同時に効率的に実現することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本実施例の車載電子装置を概略的に示す斜視図である。

【図2A】車載電子装置の基板部分の表面側を概略的に示す平面図である。

【図2B】車載電子装置の基板部分の裏面側を概略的に示す平面図である。

【図2C】基板部分の裏面側と、内層の配線構造の一部を概略的に示す平面図である。

【図3】基板部分の表面側から視たときの、車載電子装置の筐体を概略的に示す平面図である。

【図3A】車載電子装置の筐体を示す斜視図である。

【図4】車載電子装置の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、添付図面を参照しながら各実施例について詳細に説明する。なお、図面の寸法比率はあくまでも一例であり、これに限定されるものではなく、また、図面内の形状等は、説明の都合上、部分的に誇張している場合がある。

【0010】

図１は、本実施例の車載電子装置１を概略的に示す斜視図である。図２Ａは、車載電子装置１の基板部分２の表面側を概略的に示す平面図である。図２Ｂは、車載電子装置１の基板部分２の裏面側を概略的に示す平面図である。なお、図２Ｂ（後出の図２Ｃも同様）では、伝熱性の接着剤層５０がハッチング領域で模式的に示されている。図２Ｃは、基板部分２の裏面側と、内層２０１の配線構造の一部を概略的に示す平面図である。図２Ｃには、基板２０の内層２０１が部分的に示されている。図３は、基板部分２の表面側から視たときの、車載電子装置１の筐体３を概略的に示す平面図である。図３Ａは、車載電子装置１の筐体３を示す斜視図である。図４は、車載電子装置１の断面図である。なお、図４では、図１や図２Ａ等で図示が省略されているカバー部材４が併せて図示されている。

【0011】

図１等には、互いに直交する２方向として、Ｘ方向及びＹ方向が定義されている。Ｘ方向及びＹ方向は、後述する基板２０の横方向と縦方向に対応し、Ｘ方向及びＹ方向を含む平面は、基板２０に平行である。また、Ｘ方向については、Ｘ１側とＸ２側が定義されている。また、Ｙ方向については、Ｙ１側とＹ２側が定義されている。

【0012】

以下の説明において、説明の都合上、上下方向は、基板２０（後述）に対して垂直な方向に対応するものとし、上側は、基板２０の表側に対応し、下側は、基板２０の裏側に対応するものとする。ただし、車両における車載電子装置１の実装状態での上下方向は、以下の説明における上下方向と異なってもよい。

【0013】

車載電子装置１は、例えばＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）の形態であってよい。本実施例では、一例として、車載電子装置１は、比較的小型のモータを制御する制御装置を形成する。比較的小型のモータとは、例えば車両駆動用のモータよりも小型のモータであってよく、例えば、車両駆動装置を形成するギヤ等を駆動するモータや、オイルポンプを駆動するモータ等であってよい。

【0014】

車載電子装置１は、基板部分２と、筐体３とを含む。

【0015】

基板部分２は、基板２０と、基板２０を外部に電気的に接続されるためのコネクタ部２２とを含む。なお、コネクタ部２２の図示は、図１では省略されている。

【0016】

基板２０は、プリント回路基板の形態であってよく、例えば１つ以上の中間層を有する多層構造であってよい。基板２０は、筐体３に収容又は支持される。基板２０は、筐体３内に完全に収容されてもよいし、一部が露出する態様で筐体３に収容されてもよい。基板２０は、筐体３に直接的に支持されてもよいし、他の部材を介して支持されてもよい。

【0017】

基板２０には、複数の部品が実装される。複数の部品は、すべて電子部品であってもよいし、電子部品以外の部品を含んでもよい。本実施例では、一例として、基板２０に実装される複数の電子部品４０は、比較的小型のモータを制御するための各種電子部品を含む。なお、基板２０には、車載電子装置１の小型化を図るために、複数の部品が高密度に実装されてよい。

【0018】

本実施例では、複数の電子部品４０は、冷却対策を施す対象の発熱部品４１０（以下、単に「発熱部品４１０」とも称する）と、制振対策を施す対象の重量部品４２０（以下、単に「重量部品４２０」とも称する）とを含む。

【0019】

発熱部品４１０は、動作時に自身が発熱する部品、又は、他の部品から伝導される熱により発熱する部品であってよい。発熱部品４１０は、比較的大きい消費電力を有しかつ連続的に動作する傾向がある部品であって、例えば冷却を必要とする程度の高温化が生じる部品であってよい。発熱部品４１０は、例えば、パワー半導体素子、抵抗、マイクロコンピュータ、電源ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）等を含んでよい。図２Ａには、発熱部品４１０が配置されている領域がＳＣ１０からＳＣ１２で示されている。また、図２Ｂには、発熱部品４１０が配置されている領域がＳＣ１３で示されているとともに、透視で、図２Ａに示す表側の領域ＳＣ１０からＳＣ１２で示されている。

【0020】

本実施例では、一例として、発熱部品４１０は、Ｈブリッジ回路４１１を形成する各スイッチング素子Ｑ１からＱ４と、３相ブリッジ整流回路４１２を形成する各スイッチング素子Ｑ１１からＱ１６とを含む。また、本実施例では、一例として、発熱部品４１０は、シャント抵抗Ｒ１（図２Ｂの領域Ｓ１３参照）を含む。

【0021】

なお、図示の例では、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２は、Ｈブリッジ回路４１１における上下アームを形成し、Ｙ方向に並んで配置されている。スイッチング素子Ｑ３、Ｑ４は、Ｈブリッジ回路４１１における上下アームを形成し、Ｙ方向に並んで配置される。スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の組と、スイッチング素子Ｑ３、Ｑ４の組は、Ｘ方向に並んで配置されている。

【0022】

また、図示の例では、スイッチング素子Ｑ１１、Ｑ１３、Ｑ１５は、３相ブリッジ整流回路４１２における上アームを形成し、Ｘ方向に並んで配置されている。また、スイッチング素子Ｑ１２、Ｑ１４、Ｑ１６は、３相ブリッジ整流回路４１２における下アームを形成し、Ｘ方向に並んで配置されている。そして、Ｙ方向に並ぶスイッチング素子Ｑ１１、Ｑ１２の組、Ｙ方向に並ぶスイッチング素子Ｑ１３、Ｑ１４の組、及び、Ｙ方向に並ぶスイッチング素子Ｑ１５、Ｑ１６の組は、各組がＸ方向に並んで配置されている。

【0023】

このような配置によれば、Ｈブリッジ回路４１１を形成する各スイッチング素子Ｑ１からＱ４と、３相ブリッジ整流回路４１２を形成する各スイッチング素子Ｑ１１からＱ１６とが、Ｘ方向及びＹ方向で、隣り合う態様で高密度に配置できる。これにより、効率的な配線構成を実現できる。また、上アームの各スイッチング素子Ｑ１、Ｑ３、Ｑ１１、Ｑ１３、Ｑ１５と、下アームの各スイッチング素子Ｑ２、Ｑ４、Ｑ１２、Ｑ１４、Ｑ１６とが、Ｙ方向に離間しつつ、Ｘ方向に並んで配置される。これにより、Ｈブリッジ回路４１１及び３相ブリッジ整流回路４１２のいずれにおいても、高電位側と低電位側とがＹ方向で同様の態様で離間するので、効率的な配線構成を実現できる。

【0024】

重量部品４２０は、比較的重量が大きい重量部品であり、例えば基板２０に実装されるすべての部品のうちの、最も重量が大きい部品を含んでよい。例えば、重量部品４２０は、制振対策を必要とする程度の重量を有してよい。なお、重量部品４２０は、一の基板２０に対して複数設けられてもよい。重量部品４２０は、発熱部品４１０よりも発熱量が有意に小さい部品であるが、実質的に発熱しない部品であってもよい。本実施例では、一例として、重量部品４２０は、インダクタＬを含む。なお、インダクタＬは、コネクタ部２２とＨブリッジ回路４１１との間に電気的に接続されてよい。

【0025】

本実施例では、一例として、重量部品４２０は、各スイッチング素子Ｑ１からＱ４及びＱ１１からＱ１６とともに、基板２０の表側の表面に実装されるのに対して、シャント抵抗Ｒ１は、基板２０の裏側の表面（筐体３の底面に対向する側の表面）に実装される。

【0026】

基板２０は、シャント抵抗Ｒ１とコネクタ部２２との間を電気的に接続する配線パターン４３０を含む。配線パターン４３０は、例えば、図２Ｃに示すように、基板２０の内層２０１に形成されてよい。

【0027】

筐体３は、放熱性を有する。筐体３は、例えば比較的高い伝熱性を有する材料（例えばアルミ）により形成されてよい。筐体３は、フィン（図示せず）等の放熱構造を有してもよいし、冷却水路のような冷媒流路を有してもよい。

【0028】

本実施例では、筐体３は、一例として、上部が開口した箱の形態である。筐体３には、基板部分２が設けられる。なお、基板部分２のコネクタ部２２は、一部が筐体３の外部に露出してよい。筐体３は、基板部分２を下方から支持し、上部の開口がカバー部材４（図４参照）に覆われてよい。なお、この際、基板２０は、裏側の表面が筐体３の底面に対向する向きとなる。

【0029】

また、本実施例では、筐体３は、底面３０において上側に突出する複数の台座部３１０を有する。各台座部３１０は、底面３０における一部に形成され、ヒートスプレッダとして機能できるように、内部は中実であってよい。この場合、筐体３は、各台座部３１０が配置される領域において局所的に熱容量が比較的大きくなる。本実施例では、各台座部３１０は、上下方向（基板２０に垂直な方向）に視て、発熱部品４１０に重なるように設けられる。台座部３１０は、一の発熱部品４１０ごとに設けられてもよいし、及び／又は、２つ以上の発熱部品４１０に対して１つが対応する態様で設けられてもよい。

【0030】

筐体３は、基板２０に対して台座部３１０上の伝熱性の接着剤層５０を介して接合する。すなわち、伝熱性の接着剤層５０は、基板２０の裏側の表面と台座部３１０の上側の表面とに接合することで、基板２０と台座部３１０（及びそれに伴い筐体３）とを接合する。

【0031】

伝熱性の接着剤層５０は、比較的高い伝熱性を有する任意の接着剤を硬化させることで形成されてよい。この場合、接着剤は、伝熱性を高めるためのフィラー等を含んでもよい。接着剤は、熱の付与や他の材料との混合等により硬化する性質を有してもよい。なお、伝熱性の接着剤層５０は、好ましくは、台座部３１０の上側の表面の略全体にわたって形成されるが、一部だけに形成されてもよい。伝熱性の接着剤層５０は、台座部３１０の上側の表面に接着剤を塗布して形成されてよい。この場合、伝熱性の接着剤層５０は、塗布された接着剤が基板２０と台座部３１０と間に挟持（押圧）された状態で硬化することで、形成されてよい。

【0032】

このようして伝熱性の接着剤層５０は、各発熱部品４１０と台座部３１０とを熱的に接続できるので、発熱部品４１０からの熱を、伝熱性の接着剤層５０及び筐体３を介して外部へと効率的に放出できる。

【0033】

本実施例では、複数の台座部３１０のうちの、特定の台座部３１０（以下、他の台座部３１０との区別のため、「特定の台座部３１０Ａ」とも称する）及びその上の伝熱性の接着剤層５０は、上述した重量部品４２０の耐震性を高める機能を有する。具体的には、台座部３１０Ａは、上下方向に視て、インダクタＬに重なる態様で配置される。なお、本明細書において、特定の方向に視て、ある構成要素Ａが、他の構成要素Ｂに重なる態様とは、一方が他方を包含する態様、両者が完全に重なる態様、及び、両者が部分的に重なる態様、のいずれをも含む概念である。基板２０の裏側の表面に接合する。

【0034】

また、特定の台座部３１０Ａには、他の台座部３１０と同様に伝熱性の接着剤層５０（以下、他の接着剤層５０との区別のため、「特定の接着剤層５０Ａ」とも称する）が設けられる。特定の接着剤層５０Ａは、特定の台座部３１０Ａと基板２０との間の接合強度を高める機能を有するとともに、特定の発熱部品４１０からの熱を筐体３へ伝達する機能（以下、「伝熱機能」とも称する）を有する。本実施例では、特定の発熱部品４１０は、一例として、基板２０の裏側表面に実装されているシャント抵抗Ｒ１である。この場合、特定の台座部３１０Ａ（及びそれに伴い特定の接着剤層５０Ａ）は、上下方向に視て、シャント抵抗Ｒ１に重なってもよいし、シャント抵抗Ｒ１からの配線パターン４３０に重なってもよい。いずれの場合でも、シャント抵抗Ｒ１で生じる熱を、特定の接着剤層５０Ａを介して、筐体３に伝達し、外部へと放出できる。なお、特定の台座部３１０Ａ（及びそれに伴い特定の接着剤層５０Ａ）が、上下方向に視て、シャント抵抗Ｒ１又は配線パターン４３０に重なりやすくするために、シャント抵抗Ｒ１は、上下方向に視て、重量部品４２０に重なってもよいし、重量部品４２０の周辺領域（重量部品４２０の近傍の領域）に重なってもよい。

【0035】

本実施例では、特定の接着剤層５０Ａは、上下方向に視て、シャント抵抗Ｒ１からの配線パターン４３０に重なる。この場合、特定の接着剤層５０Ａは、シャント抵抗Ｒ１から熱のみならず、配線パターン４３０自体の熱をも、筐体３へと効率的に伝達できる。なお、配線パターン４３０が基板２０の内層２０１に形成されている場合、特定の接着剤層５０Ａは、基板２０の裏側の表面における部品非実装領域（平らな領域）に、接合してよい。この場合、基板２０の比較的大きい凹凸を有する領域（例えば部品が配置される領域）に接合する場合に比べて、接合部の信頼性を高めることができる。

【0036】

このようにして本実施例によれば、特定の台座部３１０Ａ（及びそれに伴い特定の接着剤層５０Ａ）は、特定の発熱部品４１０に熱的に接続され且つ上下方向に視て重量部品４２０に重なる態様で、基板２０に接合する。これにより、特定の発熱部品４１０からの熱を効率的に筐体３へと伝達できるとともに、重量部品４２０の振動を効率的に低減できる。すなわち、基板２０上に重量部品４２０及び発熱部品４１０が実装される構成において、重量部品４２０の耐振動性の確保と発熱部品４１０の放熱性の確保とを同時に効率的に実現できる。

【0037】

より具体的には、重量部品４２０は、インダクタＬであり、実質的に発熱しない電子部品である。本実施例では、かかる実質的に発熱しない電子部品に対しても、あえて特定の接着剤層５０Ａを介して、特定の台座部３１０Ａで支持するとともに、当該特定の接着剤層５０Ａに、基板２０の裏側の表面に実装される発熱部品４１０を熱的に接続する。これにより、特定の台座部３１０Ａ（及びそれに伴い特定の接着剤層５０Ａ）に２つの機能（重量部品４２０の耐振動性の確保と発熱部品４１０の放熱性の確保）を同時に持たせる効率的な構成を実現できる。この結果、重量部品４２０の耐振動性の確保のための台座部と、発熱部品４１０の放熱性の確保のための台座部とを別々に設ける構成に比べて、基板２０及びそれに伴い車載電子装置１の小型化を図ることができる。特に、台座部３１０が中実に形成される場合、筐体３の重量は台座部３１０の配置領域が増加すると増加しやすくなるが、本実施例によれば、発熱部品４１０の放熱性の確保のための台座部とを別々に設ける構成に比べて、筐体３の重量低減を図ることができる。

【0038】

また、上述した実施例では、特定の接着剤層５０Ａは、特定の台座部３１０Ａ上に塗布した接着剤を硬化して形成されている。この場合、基板２０と特定の台座部３１０Ａとの間の固定強度が高まり、基板２０上に配置される重量部品４２０に対する高い制振効果を実現できる。すなわち、特定の接着剤層５０Ａに代えて、サーマルシートのような伝熱性のシート材を台座部３１０と基板２０との間に密着させる場合に比べて、高い制振効果を実現できる。

【0039】

特定の台座部３１０Ａ（及びそれに伴い特定の接着剤層５０Ａ）は、好ましくは、上述した伝熱機能を高める観点から、シャント抵抗Ｒ１の近傍に配置される。例えば、配線パターン４３０における特定の接着剤層５０Ａに重なる位置は、配線パターン４３０における長さ方向の中間位置よりもシャント抵抗Ｒ１に近くてよい。なお、配線パターン４３０における長さ方向の中間位置は、シャント抵抗Ｒ１からコネクタ部２２までの配線長に基づく中間位置であってよい。

【0040】

また、特定の台座部３１０Ａ（及びそれに伴い特定の接着剤層５０Ａ）は、好ましくは、上述した伝熱機能及び配線パターン４３０自体の熱を筐体３へ伝達する機能を高める観点から、配線パターン４３０の配線幅に対応するサイズを有する。例えば、特定の接着剤層５０Ａは、配線パターン４３０の配線幅に対応した直径を有する略円形の形態であってよく、中心が配線パターン４３０の幅方向中心付近に位置するように、配線パターン４３０に対して位置づけられてもよい。この場合、特定の接着剤層５０Ａは、配線パターン４３０における幅方向両側の縁部に内接する態様であってもよいし、一部がはみ出してもよい。この場合、配線パターン４３０の配線方向で、配線パターン４３０の配線幅に対する特定の接着剤層５０Ａの幅の誤差は、最小誤差が例えば±２０％以下であってよい。また、特定の接着剤層５０Ａは、上下方向に視て、非円形の形態であってもよい。

【0041】

以上、各実施例について詳述したが、特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。また、前述した実施例の構成要素を全部又は複数を組み合わせることも可能である。

【0042】

例えば、上述した実施例では、台座部３１０は、筐体３と一体形成される部位であるが、筐体３とは別ピースの部材であって、筐体３に結合することで一体化される部材により形成されてもよい。

【0043】

また、上述した実施例では、伝熱性の接着剤層５０は、台座部３１０上に塗布した接着剤を硬化して形成されている。しかしながら、各伝熱性の接着剤層５０のうちの、特定の接着剤層５０Ａ以外は、サーマルシートのような伝熱性のシート材を台座部３１０と基板２０との間に密着させることで形成されてもよい。

【符号の説明】

【0044】

１・・・車載電子装置、３・・・筐体、２０・・・基板、５０・・・伝熱性の接着剤層、４１０・・・発熱部品、４２０・・・重量部品、Ｒ１・・・シャント抵抗（抵抗）、４３０・・・配線パターン

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図3】

【図3A】

【図4】