(57)【要約】【課題】車載用電子制御装置における収納ケースと空気間の熱抵抗の増大を抑制し、収納ケースからの熱放出を良好な状態に維持する。【解決手段】収納ケース１０は、コネクタ取付部を有するカバー１１とベース１２とにより外部に対して密封構造に構成されており、内部に回路基板組立体２０が収納されている。回路基板組立体２０には、発熱量が大きい半導体装置２２が含まれている。カバー１１の内・外面１１ａ、１１ｂおよび／またはベース１２の内・外面１２ａ、１２ｂには、カーボンまたはカーボンの同素体を主成分とするコート膜Ｋが形成されている。コート膜Ｋより形成されるマイナスの電界場により塵埃・粉塵のコート膜上への堆積が抑制される。【選択図】図１
2014034272.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動状態で発熱する電子部品が搭載された回路基板と、
前記回路基板に接続されたコネクタと、
前記回路基板が収納され、前記コネクタが外部機器と接続可能に取り付けられたコネクタ取付部を有する収納ケースとを備え、
前記収納ケースは、カバーとベースとにより密封構造とされ、
少なくとも、前記カバーおよび前記ベースの一方は、金属製部材により形成され、前記金属製部材の内面または外面の少なくとも一方には、カーボンまたはカーボンの同素体を主成分とするコート膜が形成されていることを特徴とする車載用電子制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車載用電子制御装置において、前記回路基板は前記ベースに取り付けられ、前記ベースは金属製部材により形成されていることを特徴とする車載用電子制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の車載用電子制御装置において、前記回路基板に搭載された、駆動状態で発熱する前記電子部品は、熱伝導性樹脂を介して前記ベースに接続されていることを特徴とする車載用電子制御装置。
【請求項４】
請求項２に記載の車載用電子制御装置において、前記回路基板は、前記電子部品が搭載された面と反対面が、前記ベースに密着していることを特徴とする車載用電子制御装置。
【請求項５】
請求項１に記載の車載用電子制御装置において、前記金属製部材の外面に前記コート膜が形成されていることを特徴とする車載用電子制御装置。
【請求項６】
請求項１に記載の車載用電子制御装置において、前記カバーおよび前記ベースは、金属製部材により形成され、少なくとも、前記カバーおよび前記ベースの外面に前記コート膜が形成されていることを特徴とする車載用電子制御装置。
【請求項７】
請求項６に記載の車載用電子制御装置において、前記カバーおよび前記ベースの内面に前記コート膜が形成されていることを特徴とする車載用電子制御装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の車載用電子制御装置において、前記カーボンは、不定形炭素であることを特徴とする車載用電子制御装置。
【請求項９】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の車載用電子制御装置において、前記カーボンの同素体は、グラファイトであることを特徴とする車載用電子制御装置。
【請求項１０】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の車載用電子制御装置において、前記コート膜は、１０３Ω〜１０１１Ωの抵抗値を有することを特徴とする車載用電子制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品が実装された回路基板を収納する収納ケースを備える車載用電子制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車両には、例えば、エンジン制御用、モータ制御用、自動変速機制御用等の各種の電子制御装置が搭載される。これらの車載用電子制御装置は、駆動状態において発熱するパワートランジスタあるいはパワーダイオード等の電子部品が実装された回路基板が収納される収納ケースを備えている。収納ケースは、発熱する部品からの熱を収納ケースの外部に放熱するため、金属製部材により形成されている。
【０００３】
制御する装置を高機能化したり、大出力化したりするには、パワートランジスタ等の電子部品を高出力のものとする必要があるが、これに伴い、電子部品の発熱量も増大する。このため、車載用電子制御装置には、より放熱効果を大きくすることが求められている。このような観点から、収納ケースの内側表面に、黒色の塗装等の表面処理を行って、赤外線吸収率を高めるようにした提案がなされている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３０４２００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載された車載用電子制御装置では、赤外線吸収率を高める表面処理を施すことによって、輻射熱による収納ケースへの熱移動量を高めることができる。しかし、車載用電子制御装置は、塵埃、粉塵が浮遊し、かつ、水分が侵入し易く、湿度等の高い環境雰囲気下に設置されている。このため、赤外線吸収率を高める表面処理を施した面に、塵埃、粉塵が堆積し、赤外線吸収率を低下する。また、表面処理を施した面に堆積する塵埃、粉塵は、空気と収納ケースとの直接の接触を妨げるため、収納ケースと空気との熱伝達率も低下する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の車載用電子制御装置は、駆動状態で発熱する電子部品が搭載された回路基板と、回路基板に接続されたコネクタと、回路基板が収納され、コネクタが外部機器と接続可能に取り付けられたコネクタ取付部を有する収納ケースとを備え、収納ケースは、カバーとベースとにより密封構造とされ、少なくとも、カバーおよびベースの一方は、金属製部材により形成され、金属製部材の内面または外面の少なくとも一方には、カーボンまたはカーボンの同素体を主成分とするコート膜が形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、カーボンまたはカーボンの同素体を主成分とするコート膜により、塵埃、粉塵が金属製部材に堆積するのを抑制することができる。よって、金属製部材へのまたは金属製部材からの熱移動を良好な状態に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の車載用電子制御装置の一実施の形態を示す断面図。
【図２】図１に図示された車載用電子制御装置の分解斜視図。
【図３】コート膜を説明するための断面図。
【図４】本発明の車載用電子制御装置の実施形態２を示す断面図。
【図５】本発明の車載用電子制御装置の実施形態３を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図を参照して、本発明に係る車載用電子制御装置の実施形態を説明する。
--実施形態１--
図１は、本発明の車載用電子制御装置の一実施の形態を示し、図１は、本発明の車載用電子制御装置の一実施の形態を示す断面図であり、図２は、図１に図示された車載用電子制御装置の分解斜視図である。
車載用電子制御装置１は、回路基板組立体２０と、この回路基板組立体２０を収納する収納ケース１０と、収納ケース１０に取り付けられたコネクタ３０とを備えている。
【００１０】
回路基板組立体２０は、パワートランジスタあるいはパワーダイオード等の半導体装置２２、および抵抗素子、コンデンサ素子、フィルタ、インダクタ素子等の受動型の電子部品２３が実装された回路基板２１を備えている。インダクタ素子には、トランスが含まれる。
半導体装置２２は、ＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ等のトランジスタおよびダイオードを複数個備えている。パワートランジスタおよびパワーダイオードは、駆動時の発熱量が大きい部品である。複数個のトランジスタおよびダイオードは、単一で、あるいはモジュール化された状態で、各接続電極が回路基板２１の裏面側に半田付け等により実装されている。半導体装置２２および電子部品２３は、例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータを構成する。ＤＣ／ＤＣコンバータの詳細は、例えば、特開２００５−１４３２１５号公報に開示されている。
【００１１】
受動型の電子部品２３は、回路基板２１の表面側に実装されている。電子部品２３は、リフロー等により回路基板２１に半田付けされる。
【００１２】
回路基板２１には、コネクタ３０が接続されている。コネクタ３０は、複数本の接続ピン３２を備えており、各接続ピン３２の一端は、回路基板２１の貫通孔に挿通されて半田付けされている。接続ピン３２は、図２に図示されるように、回路基板２１の一端縁に沿って等間隔に配列された状態で絶縁板３１に一体成型されている。接続ピン３２の他端側は、外部機器、例えば、エンジン、モータ、自動変速機等に、直接的あるいは間接的に接続される。
【００１３】
収納ケース１０は、カバー１１とベース１２により構成されている。カバー１１およびベース１２は、アルミニウム系金属あるいは鉄等により形成された金属製部材である。カバー１１は、平坦部１３と、この平坦部１３の相対向する一側縁に沿って形成された一対の側縁部１４と、平坦部１３の一端側において、断面コ字形状に隆起した隆起部１５とを有する。隆起部１５には、コネクタ３０を嵌合する開口部１５ａ（図１参照）が形成されており、コネクタ取付部となっている。
【００１４】
ベース１２は、略平坦な板状部材であり、カバー１１と対向する側に、コネクタ３０の接続ピン３２の配列方向と直交する方向に延出された一対のリブ１６、１７が設けられている。
【００１５】
カバー１１とベース１２とは、カバー１１の側縁部１４を、ベース１２の内面１２ａに密着させた状態で、カバー１１の貫通孔１１ｃとベース１２の貫通孔１２ｃにボルト等の締結部材（図示せず）を挿通してナット等を用いて締結することにより一体化され、収納ケース１０とされる。
より詳細には、回路基板組立体２０の回路基板２１をベース１２のリブ１６、１７上に搭載し、コネクタ３０の絶縁板３１をカバー１１の隆起部１５の開口部１５ａに嵌合し、この状態で、収納ケース１０として一体化される。カバー１１とベース１２が一体化された状態では、ベース１２の周縁部とカバー１１の周縁部は、互いに密着しており、外部に対して密封された防水構造となっている。収納ケース１０内部への塵埃、粉塵（以下、「粉塵」とのみ記載する）および水分の侵入をより確実に防止するために、カバー１１の周縁部とベース１２の周縁部との間にシール部材を介装したシール構造としてもよい。
【００１６】
カバー１１の内面１１ａ、外面１１ｂ、およびベース１２の内面１２ａ、外面１２ｂには、カーボンまたはカーボンの同素体を主成分とするコート膜Ｋが形成されている。
図３は、コート膜Ｋを説明するための断面図である。図３においては、コート膜Ｋは、ベース１２（またはカバー１１）の一面のみに形成した状態として図示されている。
カーボンは、マイナスイオンを有しており、コート膜Ｋによってマイナスの電界場が形成される。このため、プラスに帯電した粉塵は、コート膜Ｋに近接すると中和され、除電される。中和により吸着力が低下するため粉塵は、収納ケース１０の外部で自重により落下する。また、収納ケース１０の内部においても、内部空間に浮遊したり、回路基板２１上に落下したりする。マイナスに帯電した粉塵は、マイナスの電界場により排斥される。
【００１７】
従って、粉塵がコート膜Ｋ付近に留まることが無い。このため、粉塵がコート膜Ｋ上に堆積するのを抑制することができる。
粉塵が放熱部材であるカバー１１またはベース１２上に堆積すると、粉塵によりカバー１１またはベース１２と空気との接触が妨げられる。換言すれば、ベース１２と空気との熱抵抗が増加する。このため、輻射熱のカバー１１またはベース１２への熱移動およびカバー１１またはベース１２から外部への熱移動が低減し、放熱量が不足する状態となる。この結果、収納ケース１０内部の温度が上昇し、車載用電子制御装置１が故障する可能性がある。
本発明の実施形態では、収納ケース１０に、カーボンまたはカーボンの同素体を主成分とするコート膜Ｋを施すことにより、粉塵の堆積に起因する収納ケース１０からの放熱量の低下を抑制することができる。
【００１８】
コート膜Ｋは、カーボンまたはカーボンの同素体に有機溶剤を配合し、混練してペーストとしたものをベース物質とする。
このペーストを、カバー１１の内・外面１１ａ、１１ｂまたはベース１２の内・外面１２ａ、１２ｂに塗布法、印刷法あるいは転写法等により形成する。ペーストを希釈して液状とし、この液漕中にカバー１１、ベース１２をディッピング（浸漬）したり、ノズルから噴出してカバー１１、ベース１２に吹付けるスプレー法を用いたりしてもよい。
【００１９】
カーボンは炭素化合物、炭素繊維、木炭、活性炭、コークス、カーボンブラック等の整列した結晶構造ではない、不定形炭素（通称“炭”と言われる）を用いることができる。中でも、活性炭が好適である。活性炭は、活性炭表面に無数のマイナスイオンが存在するからである。
カーボンをペースト状にする有機溶剤には、接着付与剤、接着助剤、増量剤、フィラー等が配合されている。
カバー１１、ベース１２にペースト状または液状の状態で形成した膜は、有機溶剤を揮発させ、かつ、接着付与剤が活性化する温度で乾燥させる。コート膜Ｋは、このようにして形成される。
【００２０】
コート膜Ｋは、抵抗値が１０３Ω〜１０１１Ω程度の導電性を有することが好ましい。コート膜Ｋに導電性を持たせることにより、車載用電子制御装置１に、電磁ノイズ、サージ、照射電波等による電子部品の誤動作を保護する耐電波障害性機能を付与することができる。
【００２１】
不定形炭素に代えて、カーボンの同素体を用いることもできる。カーボンの同素体の一例として、結晶に規則性のあるグラファイト（黒鉛）を挙げることができる。
グラファイトを主成分とするコート膜Ｋを用いると、グラファイトの摺動性により、粉塵が無機系の結晶物でも表面で摺動されて、コート膜Ｋの表面での物理吸着等が発生しない。このため、グラファイトを主成分とするコート膜Ｋを用いた場合でも、カーボンを主成分とするコート膜Ｋを用いた場合と同様な効果が得られる。
【００２２】
カーボンの同素体として、グラファイトに限らず、カーボンナノチューブ、フラーレン等、他の同素体を用いることもできる。また、複数の不定形炭素を混合したり、または、カーボンおよび/またはカーボンの同素体を複数、混合したりしてもよい。
【００２３】
上記一実施の形態では、コート膜Ｋを、カバー１１の内・外面１１ａ、１１ｂおよびベース１２の内・外面１２ａ、１２ｂに形成した構造として例示した。しかし、コート膜Ｋを、カバー１１の内・外面１１ａ、１１ｂの一方およびベース１２の内・外面１２ａ、１２ｂの一方に形成するようにしてもよい。カバー１１とベース１２とは密封構造とされており、収納ケース１０内に侵入する粉塵、水分は殆ど無い。このため、特に、コート膜Ｋを、カバー１１の外面１１ｂおよびベース１２の外面１２ｂのみに形成した場合でも、コート膜Ｋを、カバー１１の内・外面１１ａ、１１ｂおよびベース１２の内・外面１２ａ、１２ｂに形成した場合と殆ど差の無い効果を得ることができる。
【００２４】
上記一実施の形態では、ベース１２を平坦な板状形状とし、カバー１１を、周壁を有するケース形状として例示した。しかし、これとは逆に、カバー１１を平坦な板状形状とし、ベース１２を、周壁を有するケース形状としてもよい。あるいは、カバー１１およびベース１２の両部材をケース形状としてもよい。
【００２５】
上記一実施の形態では、カバー１１にコネクタ３０を取り付けるためのコネクタ取付部を設けた構造として例示した。しかし、コネクタ取付部をベース１２に設けたり、カバー１１とベース１２の両部材によりコネクタ取付部を構成する構造としたりしてもよい。
【００２６】
--実施形態２-
図４は、本発明の車載用電子制御装置の実施形態２を示す断面図である。
以下に、実施形態１との相違点を主として実施形態２を説明する。
実施形態２における実施形態１との相違点の１は、実施形態２におけるカバー１１Ａが金属でなく、合成樹脂により形成されている点である。
合成樹脂としては、例えば、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリフェニルサルファイド（ＰＰＳ）あるいはこれらを主成分とする樹脂を挙げることができる。カバー１１は、合成樹脂により形成されているため、放熱性を期待できない。従って、カバー１１Ａの内・外面には、コート膜Ｋは形成されていない。
【００２７】
実施形態２における実施形態１との相違点の２は、実施形態２においては、発熱量が大きい電子部品を、熱伝導性樹脂によりベース１２に接続した点である。
図４に図示された実施形態２では、半導体装置２２を、例えば、シリコーン系の熱伝導性接着剤４１によりベース１２の内面１２ａに接着した構造として例示されている。上述した如く、半導体装置２２は、単体部品またはモジュール部品のいずれの場合でもよい。ベース１２には、実施形態１の場合と同様、内・外面１２ａ、１２ｂにコート膜Ｋが形成されている。半導体装置２２は、コート膜Ｋを介して、熱伝導性接着剤４１によりベース１２の内面１２ａに接着されている。
【００２８】
実施形態２においても、ベース１２の内・外面１２ａ、１２ｂにコート膜Ｋが形成されているので、粉塵の堆積に起因するベース１２と空気との熱抵抗の増大を抑制することができる。
また、実施形態２では、発熱量が大きい半導体装置２２を、熱伝導性接着剤４１によりベース１２に接続したので、収納ケース１０内の温度上昇が低い段階で半導体装置２２から放出される熱を、ベース１２から外部に放出することができる、という効果が得られる。
【００２９】
上記実施形態２において、ベース１２の内面１２ａにコート膜Ｋを形成せず、ベース１２の外面１２ｂのみにコート膜Ｋを形成するようにしてもよい。
【００３０】
上記実施形態２において、ベース１２を合成樹脂により形成し、カバー１１Ａを金属により形成するようにしてもよい。この構造を採用する場合には、半導体装置２２を、回路基板２１のカバー１１Ａと対面する側、換言すれば表面側、に実装し、半導体装置２２を熱伝導性接着剤４１によりカバー１１Ａに接着するようにすればよい。
【００３１】
--実施形態３-
図５は、本発明の車載用電子制御装置の実施形態３を示す断面図である。
以下に、実施形態１との相違点を主として実施形態３を説明する。
実施形態３が実施形態１と相違する点は、回路基板２１の一面を、直接、ベース１２の内面１２ａに接触させた点である。
半導体装置２２および電子部品２３は、回路基板２１のカバー１１に対面する表面側に実装されている。回路基板２１の裏面側には、電子部品が実装されておらず、この裏面が、直接、ベース１２の内面１２ａに密着している。
【００３２】
回路基板２１の裏面側に、配線パターンが形成されていない場合には、回路基板２１は、直接、ベース１２の内面１２ａ上に固定される。回路基板２１の裏面側に、配線パターンが形成されている場合には、回路基板２１とベース１２との間に絶縁層を介在させる。
【００３３】
図５に図示された実施形態３では、ベース１２の内・外面１２ａ、１２ｂにコート膜Ｋを形成した構造として例示されている。しかし、コート膜Ｋを、ベース１２の内面１２ａに形成せず、ベース１２の外面１２ｂのみに形成するようにしてもよい。
【００３４】
図５に図示された実施形態３では、カバー１１の内・外面１１ａ、１１ｂにコート膜Ｋを形成しない構造として例示されている。しかし、カバー１１の内面１１ａおよび／または外面１１ｂにコート膜Ｋを形成してもよい。
【００３５】
実施形態３においても、ベース１２の少なくとも外面１２ｂにコート膜Ｋが形成されているので、粉塵の堆積に起因するベース１２と空気との熱抵抗の増大を抑制することができる。
また、実施形態３では、発熱量が大きい半導体装置２２が実装された回路基板２１を、ベース１２に密着したので、回路基板組立体２０に蓄積される熱を、直ちに、ベース１２から外部に放出することができ、収納ケース１０内の温度上昇を抑制することが可能となる、という効果が得られる。
【００３６】
実施形態３において、半導体装置２２を、回路基板２１のベース１２に対面する側、すなわち裏面側、に実装する構造とすることもできる。この構造を採用する場合には、回路基板２１の裏面側に実装された半導体装置２２に対応して、ベース１２に、半導体装置２２を収容する凹部を形成する。
【００３７】
以上の通り、本発明の車載用電子制御装置の各実施形態では、カバー１１およびベース１２の少なくとも一方を金属製部材とし、この金属製部材の内面および／または外面にカーボンまたはカーボンの同素体を主成分とするコート膜Ｋを形成した。これにより、コート膜Ｋ上に塵埃、粉塵が堆積するのが抑制される。このため、金属製部材の熱抵抗の増大が抑制され、金属製部材から外部への熱放出を良好な状態に維持することができる。
【００３８】
なお、本発明は、上記各実施形態に例示された構造に限定されるものではない。
カバー１１および／またはベース１２の構造および形状は、任意に変形することが可能である。金属製部材により形成するカバー１１および／またはベース１２に放熱用フィンを形成するようにしてもよい。コネクタ３０の構造、個数は、上記各実施形態に限定されるものはなく、適宜、変更することができる。収納ケース１０内に収納される回路基板組立体２０の数および構造は、任意に変更することができる。回路基板２１は、単層として例示されているが、多層基板としたり、複数枚としたりすることができる。
また、各実施形態に例示された構造を部分的に選択して組み合わせてもよい。
その他、本発明は、発明の趣旨の範囲内において、適宜、変形することができるものである。
【符号の説明】
【００３９】
１        車載用電子制御装置
１０        収納ケース
１１、１１Ａ        カバー
１１ａ      内面
１１ｂ      外面
１２        ベース
１２ａ      内面
１２ｂ      外面
２０        回路基板組立体
２１        回路基板
２２        半導体装置
２３        電子部品
３０        コネクタ
４１        熱伝導性接着剤
Ｋ          コート膜
【図１】
2014034272.tif 000003
【図２】
2014034272.tif 000004
【図３】
2014034272.tif 000005
【図４】
2014034272.tif 000006
【図５】
2014034272.tif 000007