(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御基板と、
形状の異なる第１及び第２の電子部品を有し、前記制御基板と電気的に接続されたモジュールケースと、
前記制御基板と前記モジュールケースとを覆うハウジングカバーと、を備えた制御装置において、
前記モジュールケースは開口部を有し、
放熱板が前記開口部に設けられ、かつ、前記放熱板は前記制御基板上に設けられており、
前記ハウジングカバーは、前記第１の電子部品の形状に相対する形状の第１の収納部と、前記第２の電子部品の形状に相対する形状の第２の収納部とを有し、
前記放熱板は、前記第１の電子部品の形状に相対する形状の第３の収納部を有し、
前記第１の電子部品は、前記第１の収納部と前記第３の収納部との間に配置され、
前記第２の電子部品は、前記第２の収納部と前記モジュールケースとの間に配置され、
前記第１の収納部と前記第１の電子部品との間、前記第２の収納部と前記第２の電子部品との間、前記第３の収納部と前記第１の電子部品との間にそれぞれ放熱接着剤が充填されていることを特徴とする制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の制御装置において、
前記制御基板の前記放熱板が設けられた領域には放熱用のビアが形成されていることを特徴とする制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載の制御装置において、前記放熱接着剤は、硬化前に前記第１乃至第３の収納部に充填され、前記モジュールケースが前記ハウジングカバーに搭載された後に硬化処理される制御装置。
【請求項４】
請求項１に記載の制御装置において、前記放熱接着剤は、前記第１及び第２の電子部品の側面にも接触している制御装置。
【請求項５】
請求項１に記載の制御装置において、前記放熱接着剤は、第１及び第２の電子部品のハウジングカバー側に接触し、その接触面積は、該電子部品の表面積の半分以下である制御装置。
【請求項６】
請求項１に記載の制御装置において、前記制御基板及び前記モジュールケースは、前記ハウジングカバーに固定されている制御装置。
【請求項７】
請求項１に記載の制御装置において、前記第１及び第２の収納部が形成された領域に対応する前記ハウジングカバーの外面には、放熱フィンが設けられている制御装置。
【請求項８】
請求項１に記載の制御装置において、前記ハウジングカバーはアルミニウム又はアルミニウム合金で形成されている制御装置。
【請求項９】
請求項１に記載の制御装置において、前記放熱接着剤は、シリコーン樹脂で構成され、その熱伝導率が０．５〜５（Ｗ／ｍＫ）、弾性率が１〜１０００ｋＰａ、針入度が１０〜５０（１／１０ｍｍ）である制御装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の制御装置において、前記第１及び第２の電子部品は前記モジュールケースの一面から露出した状態で突出し、前記モジュールケースが前記ハウジングカバーに取り付けられた状態では、前記第１及び第２の電子部品は前記第１及び第２の収納部の底面に接触せず前記放熱接着剤を介して保持されている制御装置。
【請求項１１】
制御基板と、
コンデンサとコイルとを実装したモジュールケースと、
前記制御基板と前記モジュールケースとを覆うハウジングカバーと、を備え、
前記モジュールケースは、
前記コンデンサと前記コイルとを電気的に接続する配線層、
前記配線層と前記制御基板とを電気的に接続する端子、及び
前記コンデンサの実装部位に対応する位置に設けられた開口部を有し、
放熱板が前記開口部に設けられ、かつ、当該放熱板は前記制御基板上に設けられており、
前記ハウジングカバーは、前記コンデンサの形状に相対する形状の第１の収納部と、前記コイルの形状に相対する形状の第２の収納部とを有し、
前記放熱板は、前記コンデンサの形状に相対する形状の第３の収納部を有し、
前記コンデンサは、前記第１の収納部と前記第３の収納部との間に位置し、
前記コイルは、前記第２の収納部と前記モジュールケースとの間に位置し、
前記第１の収納部と前記コンデンサとの間、前記第２の収納部と前記コンデンサとの間、及び前記第３の収納部と前記コイルとの間に放熱接着剤を有することを特徴とする制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等の車両に搭載される制御装置に係り、特に、コイル、コンデンサ等の発熱を伴う電子部品を搭載した制御装置の放熱構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車に搭載される制御装置は、近年、高出力化、高機能化の傾向にある。高出力化及び高機能化に対応するために、コイルやコンデンサ等の電子部品をサブモジュール化することにより電子部品を低抵抗で配線した制御装置がある。
【０００３】
図５は、従来の制御装置を示す分解斜視図である。図５に示すように、従来の制御装置は、マイクロコンピュータ等の回路を実装した制御基板１と、配線層（図示せず）を内蔵する樹脂ケース６にコイル８及びコンデンサ等の電子部品を実装したサブモジュール２と、制御基板１及びサブモジュール２を収容するハウジングカバー３とハウジングベース４とを備える。制御基板１とサブモジュール２とは電気的に接続され、かつ、ネジ等で機械的に固定されている。ハウジングカバー３の外面には放熱フィン１６が設けられると共に、ハウジングカバー３とサブモジュール２との間には放熱シート１３が介在する。電子部品はハウジングカバー３内側の平坦面に配置された低弾性の放熱シート１３に押し当てられ、接触されることで、電子部品の発熱をハウジングカバー３に放熱している。
【０００４】
放熱シートを用いた制御装置としては、放熱シートを介して回路基板上の発熱素子を外装枠体部の凹部に密着させた制御装置がある（例えば、特許文献１参照）。また、回路基板上の発熱素子を覆うように蓋体を取り付け、放熱用プレートが設けられた蓋体と発熱素子との間に放熱用のゲル材を充填した電子制御装置がある（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平８−２０３２６３号公報
【特許文献２】特開２００５−１２１２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
サブモジュールのコイルやコンデンサ等の電子部品は発熱を伴うことがある。しかしながら、図５に示した従来の制御装置ように、放熱シートを用いた放熱構造では、電子部品の寸法精度の観点から、電子部品とハウジングカバー間に挿入できる放熱シートの厚さが制限される。また、放熱シートの厚さを挿入可能な厚さに収めて放熱シートを挿入しても、放熱シートの反発力が電子部品を押圧することにより、電子部品に悪影響を及ぼすおそれがある。
【０００７】
特に、コイルやコンデンサ等、形状の異なる電子部品を実装したサブモジュールをハウジングカバー内に収容する制御装置では、実装された各電子部品に過剰な反発力を付与することなく電子部品が放熱シートとの接触面積を十分に確保することができなかった。
【０００８】
本発明の目的は、上記課題を解決すべく、サブモジュールに取り付けられた電子部品の放熱面積を大きくし、サブモジュールの放熱性を向上させた制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成すべく本発明に係る制御装置は、例えば、制御基板と、形状の異なる第１及び第２の電子部品を有し、前記制御基板と電気的に接続されたモジュールケースと、前記制御基板と前記モジュールケースとを覆うハウジングカバーと、を備えた制御装置において、前記モジュールケースは開口部を有し、放熱板が前記開口部に設けられ、かつ、前記放熱板は前記制御基板上に設けられており、前記ハウジングカバーは、前記第１の電子部品の形状に相対する形状の第１の収納部と、前記第２の電子部品の形状に相対する形状の第２の収納部とを有し、
前記放熱板は、前記第１の電子部品の形状に相対する形状の第３の収納部を有し、
前記第１の電子部品は、前記第１の収納部と前記第３の収納部との間に配置され、
前記第２の電子部品は、前記第２の収納部と前記モジュールケースとの間に配置され、
前記第１の収納部と前記第１の電子部品との間、前記第２の収納部と前記第２の電子部品との間、前記第３の収納部と前記第１の電子部品との間にそれぞれ放熱接着剤が充填されているように構成する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、サブモジュールに取り付けられた電子部品の放熱面積を大きくし、サブモジュールの放熱性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明に関連する参考例と本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１２】
図１は、本発明に関連する参考例の制御装置を示す分解斜視図である。図２は、図１の制御装置の分解斜視図である。図３は、図２の制御装置のＡ−Ａ線拡大断面図である。ただし、図２は図１及び３に対して上下逆に表示されている。
【００１３】
図１〜図３に示すように、制御装置は、マイクロコンピュータなどのチップ（素子）や外部インターフェースであるコネクタ５とを実装した制御基板１と、モジュールケース６に電子部品８，９を実装したサブモジュール２と、制御基板１及びサブモジュール２を収容するハウジングカバー３とハウジングベース４とを備える。
【００１４】
制御装置は、サブモジュール２がハウジングカバー３内のスペースに収容されて固定され、制御基板１もハウジングカバー３に固定され、制御基板１とサブモジュール２とを固定したハウジングカバー３とハウジングベース４とが互いに締結固定された構造となっている。
【００１５】
サブモジュール２は、電子部品としてコイル８とコンデンサ９を樹脂製のモジュールケース（以下「樹脂ケース」という）６に収納したＬＣモジュールである。本参考例では、サブモジュール２は、横円柱状のコンデンサ９を３つ、縦円筒状のコイル８を２つ備え、制御装置は、２つのサブモジュール２を備える。電子部品８，９は、樹脂ケース６の一面から露出した状態で突出している。サブモジュールのコイル８及びコンデンサ９は、例えば、車両のバッテリ電源を昇圧し、昇圧電圧をアクチュエータに供給する昇圧回路の一部を構成する。樹脂ケース６は、その内部に配線層７を備える。配線層７は、樹脂ケース６内のコイル８及びコンデンサ９と、制御基板１とを電気的に接続するためのパターンを有する金属層である。コンデンサ９（コイル８）と配線層７とは、コンデンサ９（コイル８）のリード線１１を介して接続される。コイル８及びコンデンサ９と配線層７との接続は、コイル８及びコンデンサ９のリード線１１を配線層７が臨む樹脂ケース６の穴に挿入し、Ｓｎ−Ｃｕはんだ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕはんだ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｂｉはんだ等の鉛フリーはんだを用いて接続した。コイル８やコンデンサ９等の電子部品と配線層７との接続は、溶接を用いてもよい。また、樹脂ケース６には、配線層７と制御基板１とを電気的接続するための外部端子１０が設けられる。配線層７を内部に備えた樹脂ケース６は、厚銅板材をプレス加工により製作した配線層７を耐熱性樹脂にインサート成形して形成される。厚銅板の配線層７を用いたサブモジュール２は、制御基板１の回路配線に比べて非常に低配線抵抗な昇圧回路を構成することができる。
【００１６】
ハウジングカバー３のサブモジュール２を搭載する内面には、コイル８、コンデンサ９と相対する形状の収納部１５が形成されている。また、少なくとも内面に収納部１５が位置するところのハウジングカバー外面には放熱フィン１６が形成さている。本参考例では、ハウジングカバー３は、ダイカストで作製された鋳造物であるが、切削加工により作製してもよい。ハウジングカバー３を構成する材料は、高熱伝導性を有する金属材料であるのが好ましく、量産性、軽量化、放熱性の向上の観点から、アルミニウム、アルミニウム合金であるのがよい。他に、鉄等の金属を用いて構成してもよい。
【００１７】
本参考例では、サブモジュール２が実装する２つのコイル８と３つのコンデンサ９の形状及び配置に合わせて個々に収納部が形成されている。具体的には、コイル８に相対する収納部１５１の形状は、円形の凹部である。コンデンサ９に相対する収納部１５２の形状は、略長方形の凹部である。ただし、その凹部の壁（横円柱状のコンデンサ９の側面にあたる側の壁）は、一部斜面１５３に形成されている。
【００１８】
収納部１５と電子部品８，９との間には放熱接着剤１４が介在する。放熱接着剤１４は、シリコーン樹脂にAl２O３等のフィラーを含有した熱硬化型樹脂或いは湿度硬化型樹脂である。放熱接着剤１４は、その熱伝導率が０．５〜５（Ｗ／ｍＫ）であるのがよく、本参考例では約１（Ｗ／ｍＫ）のものを用いた。放熱接着剤の弾性率は、１〜１０００（ｋＰａ）であるのがよく、少なくとも樹脂ケース６に実装されるコイル８及びコンデンサ９よりは低弾性であるのが好ましい。また、放熱接着剤の針入度は１０〜５０（１／１０ｍｍ）であるのがよい。サブモジュール２に実装される電子部品８，９が、耐熱性の弱い部品である場合、湿度硬化型樹脂からなる放熱接着剤を用いるのがよい。
【００１９】
サブモジュール２のハウジングカバー３への取り付けについては、まず、ハウジングカバー３の収納部１５に硬化前（高粘性を有するゲル状）の放熱接着剤１４を充填する。放熱接着剤１４が充填された収納部１５に、それぞれコイル８及びコンデンサ９を嵌め込む。その後、放熱接着剤１４を硬化させ、サブモジュール２のサブモジュール側締結部２１とハウジングカバー３の締結部３１とをネジ等で締結固定する。このハウジングカバー締結部３１は収納部１５に対して高い位置（サブモジュール側に近い位置）に形成されており、ハウジングカバー締結部３１とサブモジュール側締結部２１とが当接すると、電子部品８，９と収納部１５の底面とは接触することなく、かつ、電子部品８，９が放熱接着剤１４に押し込まれて収納部１５内に配置される。
【００２０】
電子部品８，９が放熱接着剤１４に押し込まれることにより、放熱接着剤１４は、電子部品８，９の上面（ハウジングカバー３側の面）だけでなく、電子部品８，９の側面にも接触する。具体的には、コイル８の外側面の上部８１及び内側面の上部８２、コンデンサ９の円形面（円柱側面）の上部９１及びコンデンサの平面部（円柱底面）の上部９２にも放熱接着剤１４が接触している。すなわち、コイル８及びコンデンサ９の上部が放熱接着剤中に埋め込まれている。電子部品８，９が放熱接着剤１４に埋め込まれている面積（接触面積）は、電子部品の表面積の半分以下とする。
【００２１】
サブモジュール２が固定されたハウジングカバー３には、制御基板１も固定される。具体的には、制御基板１がハウジングカバー３に搭載され、ネジ等を用いて機械的に締結固定される（制御基板のネジ穴４１，ハウジングカバーのネジ穴３２）。サブモジュール２の外部端子１０と制御基板１のスルーホールとは、はんだを用いて接続される。はんだは、Ｓｎ−Ｃｕはんだ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕはんだ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕはんだ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｂｉはんだ等の鉛フリーはんだを用いるのがよい。
【００２２】
制御装置は、ハウジングカバー３の開口を皿体のハウジングベース４で覆い、ハウジングカバー３の開口を閉塞した構造となっている。ハウジングベース４は、量産性、軽量化の向上の観点から、プレス加工によるめっき鋼板や、アルミ合金を用いて構成されるのがよい。また、ハウジングベース４は、耐熱性樹脂であるＰＥＴ（Polyethylene Terephthalate）樹脂、ＰＰＳ（Polyphenylene Sulfide）樹脂、或いはＰＢＴ（Polybutylene Terephthalate）樹脂製のハウジングベース４で構成されたものでもよい。これらの樹脂で形成されるハウジングベース４は、軽量で耐熱性に優れる。
【００２３】
本参考例の制御装置によれば、ハウジングカバー３内面に電子部品８，９と相対する形状の収納部１５を設けることで、電子部品８，９の放熱面積が広くなり、高放熱化できる。
【００２４】
発熱を伴う電子部品８，９の放熱用の部材として放熱接着剤１４を用い、ハウジングカバー３内面の収納部１５に充填された放熱接着剤１４中に、電子部品８，９の一部を埋め込む構造とすることで、従来の放熱シート１３（図５参照）を用いた放熱構造と比較して、接触面積が１５％大きくなり、高放熱化できる。
【００２５】
また、従来の放熱シート１３を用いた放熱構造では、電子部品８，９の寸法精度の観点からシート厚みの設計が困難であったが、本参考例の制御装置の放熱構造のように電子部品８，９の一部を放熱接着剤１４に埋め込む構造を採用することにより、電子部品８，９とハウジングカバー３間の隙間寸法を狭くして設計することができるため、更なる高放熱化が可能となる。
【００２６】
本制御装置は、１つの電子部品８（９）ごとに個々に収納部１４を設けていることにより、従来の放熱シート１３を用いた制御装置に比して、放熱用の部材の充填量（使用量）を３５％低減でき、低コスト化できる。
【００２７】
本制御装置は、電子部品８，９を放熱シート１３に押し付ける構造ではなく、収納部１５に充填した放熱接着剤１４に接触した構造としているので、電子部品８，９には放熱シート１３の押し付けによる反発力が作用せず、反発力による電子部品８，９の故障を防ぐことができる。また、電子部品８，９は、収納部１５とその収納部１５に充填された放熱接着剤１４によりハウジングカバー３に固定されているため、耐振動性に優れる。
【００２８】
本制御装置は、制御基板１及びサブモジュール２がハウジングカバー３に機械的に締結固定された構造であるため、サブモジュール２を制御基板１に機械的に固定した従来の制御装置よりも耐振動性に優れる。さらに、制御基板１にはサブモジュール３を固定するための領域が不要となり、制御基板１の実装面積を大きくすることができる。
【００２９】
次に、本発明の好適な実施形態について説明する。
【００３０】
図４は、本実施形態の制御装置の要部断面図である。図４に示すように、本実施形態の制御装置の基本的な構成部分は、上述した図１〜図３の制御装置とほぼ同様であり、同一構成部分には、図１に場合と同一の符号を付してある。ただし、本制御装置は、図２の制御装置において、さらにハウジングベース４側にも収納部１８を形成し、サブモジュール２のコンデンサ９をハウジングカバー３側及びハウジングベース４側の両側から放熱する構造とした点において異なる。
【００３１】
本制御装置は、制御基板１とサブモジュール２との間に放熱板１７が介在される。その放熱板１７にはハウジングカバー３に形成された収納部１５と同様に、収納部１８が形成されている。樹脂ケース６のコンデンサ９の下方には、コンデンサ９が収納部１８に臨むための開口部２２が形成されている。放熱接着剤１４は、ハウジングカバー３側の収納部１５と、放熱板１７側の収納部１８の両方に充填される。また、制御基板１において、放熱板１７が設けられた領域には、放熱用のビア（サーマルビア）１９が形成されている。ビア１９が形成された領域にあたるところのハウジングベース４外面には放熱フィン１６が形成されている。
【００３２】
本実施形態の制御装置では、前参考例の制御装置の効果に加え、コンデンサ９で発した熱を、ハウジングベース４側とハウジングカバー３側との両方向から放熱させることができ、さらなる高放熱化を図ることができる。
【００３３】
本実施形態では、樹脂ケース６のコンデンサ９の下方に開口部２２を形成し、コンデンサ９を上下方向で放熱する構造としたが、この構造をコイル８側に適用してもよく、またコイル８及びコンデンサ９の両方に適用してもよい。
【００３４】
以上、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、他にも種々のものが想定される。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に関連する参考例の制御装置を示す斜視図である。
【図２】図１の制御装置の分解斜視図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】本発明に係る実施形態の制御装置を示す断面図である。
【図５】従来の制御装置を示す分解斜視図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  制御基板
２  サブモジュール
３  ハウジングカバー
４  ハウジングベース
６  樹脂ケース
７  配線層
８  コイル
９  コンデンサ
１４  放熱接着剤
１５  収納部
１６  放熱フィン
【図１】
0004638923.tif 000002
【図２】
0004638923.tif 000003
【図３】
0004638923.tif 000004
【図４】
0004638923.tif 000005
【図５】
0004638923.tif 000006