JP2012209309A - Electronic control device - Google Patents
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Abstract
【課題】放熱効率の向上を実現可能な電子制御装置を提供する。
【解決手段】内層に形成され且つ発熱部品2fと接続された内層パターン2eを有するプリント基板2と、該プリント基板を収容する筐体3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、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、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。
【選択図】図2An electronic control device capable of improving heat dissipation efficiency is provided.
An electronic control device includes a printed circuit board (2) having an inner layer pattern (2e) formed in an inner layer and connected to a heat generating component (2f), and a casing (3) that accommodates the printed circuit board. It is an inner layer pattern for large current, is extended to the outer edge portion of the printed circuit board, a part of the housing is in thermal contact with the outer edge portion of the printed circuit board, and the housing is made of a metal first The printed circuit board is fastened to both cases in a state of being sandwiched between the first case and the second case. Yes.
[Selection] Figure 2
Description
本発明は、大電流を流すための電子制御装置に関する。 The present invention relates to an electronic control device for flowing a large current.
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)。 A typical electronic control device includes a four-layer board having a thickness of about 35 μm and a rated current value of about 5 A as a multilayer board for component mounting, for example, an inner layer (a ground layer and a power supply layer). As a technique for improving the heat dissipation efficiency of such an electronic control device, an inner layer side heat transfer conductor for transmitting heat of the heat generating electronic component is provided on the inner layer of the multilayer substrate, and is formed at a position in contact with the cover on the surface of the multilayer substrate. By connecting the inner layer side heat transfer conductor to the ground conductor through a via, heat generated from the heat generating electronic component is transferred to the air through a path of inner layer side heat transfer conductor → ground conductor → cover. A technique for dissipating heat is known (see Patent Document 1 below).
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。 As described above, conventionally, heat generated from heat generating electronic components in an electronic control device that does not require a large current is dissipated from a casing such as a metal cover through the inner layer of the multilayer substrate having a thickness of about 35 μm. However, in an electronic control device for flowing a large current of, for example, 40 A, the heat generation amount of the inner layer itself becomes extremely large (if the resistance value of the inner layer is the same, the heat generation amount of the inner layer increases in proportion to the square of the current). Therefore, sufficient heat dissipation effect cannot be obtained, and further improvement of heat dissipation efficiency is necessary.
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。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to provide an electronic control device capable of improving the heat dissipation efficiency of the electronic control device for flowing a large current.
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。 In order to achieve the above object, according to the present invention, as a first solving means related to an electronic control device, a printed circuit board having an inner layer pattern formed on an inner layer and connected to a heat-generating component, and a housing for accommodating the printed circuit board The inner layer pattern is a large current inner layer pattern, and extends to the outer edge portion of the printed circuit board.
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。 In the present invention, as a second solving means relating to the electronic control device, in the first solving means, a part of the casing and the outer edge portion of the printed circuit board are in thermal contact. Features.
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。 According to the present invention, as a third solving means relating to the electronic control device, in the first or second solving means, the casing includes a first casing made of metal and a second casing. The printed circuit board is configured to be fastened to both housings while being sandwiched between the first housing and the second housing.
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。
In the present invention, by extending an inner layer pattern for large current formed on the inner layer of the printed circuit board and connected to the heat generating component to the outer edge portion of the printed circuit board, the heat generated from the heat generating component is increased to the inner layer for large current. Because it can be transferred to the outer edge of the printed circuit board through the pattern to dissipate heat, and by using a large current inner layer pattern, the resistance value of the inner layer pattern is reduced compared to a general inner layer pattern. Even when a large current flows through the inner layer pattern, the amount of heat generated by the inner layer pattern itself can be suppressed.
In other words, according to the present invention, in addition to the basic heat dissipation from the housing that houses the printed circuit board (heat radiation from the inside of the housing), the heat radiation from the outer edge of the printed circuit board is also performed in an auxiliary manner. In addition, since the amount of heat generated by the inner layer pattern itself can be suppressed, it is possible to improve the heat dissipation efficiency of the electronic control device for flowing a large current.
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。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the scale of each member is appropriately changed in order to make each member a recognizable size.
FIG. 1 is an exploded perspective view of an electronic control device 1 using a large current according to the present embodiment. The electronic control device 1 is a control device that uses a large current and is, for example, an ECU (Electronic Control Unit) that is mounted on a vehicle and performs automatic opening / closing control of a vehicle door, and contains a printed
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。
The printed
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。
The
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。
The printed
In this way, the printed
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。
FIG. 2 is a diagram showing a cross-sectional structure of the outer edge portion of the printed
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2e2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。
The ground pattern 2e1 for large current formed in the inner layer of the printed
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。
A part of the
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。
In this way, by extending the
That is, according to the present embodiment, in addition to the basic heat dissipation from the
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。
Furthermore, the configuration of the present embodiment and the configuration described in Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-130684), that is, an inner layer side heat transfer conductor that transmits heat of the heat generating electronic component to the inner layer of the printed
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。 The electronic control device 1 according to the embodiment of the present invention has been described above. However, the present invention is not limited to an ECU that is mounted on a vehicle and performs automatic opening / closing control of a vehicle door, and a printed board on which a connector is fixed with a screw. And an electronic control device including a housing that accommodates the printed circuit board.
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) DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electronic control device, 2 ... Printed circuit board, 2f ... Heat generating component, 2e ... Inner layer pattern for large currents, 3 ... Case (housing), 31 ... Lower case (first housing), 32 ... Upper case (Second housing)
Claims (3)
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電子制御装置。 An electronic control device comprising: a printed circuit board having an inner layer pattern formed on an inner layer and connected to a heat generating component; and a housing for housing the printed circuit board,
The electronic control device according to claim 1, wherein the inner layer pattern is an inner layer pattern for a large current and extends to an outer edge portion of the printed circuit board.
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または2に記載の電子制御装置。 The case is composed of a first case made of metal and a second case,
3. The electronic device according to claim 1, wherein the printed circuit board is fastened to both housings while being sandwiched between the first housing and the second housing. 4. Control device.
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