(57)【要約】【課題】多層プリント配線基板に電子部品が表面実装されるとともに放熱部材が配置された電子制御装置において、新規な構成にて放熱性能を向上することができる電子制御装置を提供する。【解決手段】多層プリント配線基板１０に放熱部材１が配置されるとともに、多層プリント配線基板１０に、放熱部材１を用いた放熱が必要な電子部品２３と必要としない電子部品２１，２２が表面実装されている。多層プリント配線基板１０における、少なくとも放熱部材１を用いた放熱が必要な電子部品２３を配置した部位においては、積層枚数が少なくなっている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多層プリント配線基板（１０）に放熱部材（１）が配置されるとともに、前記多層プリント配線基板（１０）に、前記放熱部材（１）を用いた放熱が必要な電子部品（２３）と必要としない電子部品（２１，２２）が表面実装された電子制御装置であって、
前記多層プリント配線基板（１０）における、少なくとも前記放熱部材（１）を用いた放熱が必要な電子部品（２３）を配置した部位においては、積層枚数を少なくしたことを特徴とする電子制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電子制御装置において、
板状の放熱部材（１）が多層プリント配線基板（１０）の一方の面に当接する状態で配置され、前記放熱部材（１）における、少なくとも前記放熱が必要な電子部品（２３）を配置した部位の厚さを多層プリント配線基板（１０）側に突出するように厚くしたことを特徴とする電子制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載の電子制御装置において、
多層プリント配線基板（１０）の内部に、同基板（１０）における各層と平行に延びる板状の放熱部材（４０）が配置され、この板状の放熱部材（４０）における、少なくとも前記放熱が必要な電子部品（２３）を配置した部位の厚さを厚くしたことを特徴とする電子制御装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の電子制御装置において、
前記板状の放熱部材（１）は、板材の積層体よりなり、放熱部材（１）における、少なくとも前記放熱が必要な電子部品（２３）を配置した部位においては板材の積層枚数を多くすることにより厚さを厚くしたことを特徴とする電子制御装置。
【請求項５】
請求項３または４に記載の電子制御装置において、
前記板状の放熱部材（５１）は、多層プリント配線基板（５０）の外周縁から突出しており、この突出部（５２）を取付部材（５３）への取付部としたことを特徴とする電子制御装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の電子制御装置において、
多層プリント配線基板の各層と板状の放熱部材は一括プレス加工することにより積層してなることを特徴とする電子制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図７において、電子制御装置を構成する多層プリント配線基板１００には各種の電子部品１０２，１０３が実装され、そのうちの発熱量の大きい表面実装型電子部品（ＳＭＤ、ＱＦＰ等）１０３の放熱構造として、以下のような技術がある。図７において、多層プリント配線基板１００の裏面（電子部品装着面とは反対の面）に放熱部材（金属板等）１０１が接するように配置されている。また、電子部品１０３の下の多層プリント配線基板１００にバイアホール１０４が多数設置されている。そして、表面実装型電子部品（ＳＭＤ、ＱＦＰ等）１０３で発生する熱が、バイアホール１０４内の導体１０５を媒体として放熱部材（金属板等）１０１に放熱される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
近年、電子制御装置の高機能化が進む一方で、装置の小型化の要求が高まっている。その結果、プリント配線基板は多層化の傾向にある。ところが、図７に示した構造では、プリント配線基板の多層化のために、熱が内層の導体パターンに分散してしまい、多層プリント配線基板１００に接触する放熱部材１０１に充分に伝わらず、放熱性能が低下する問題が発生する。
【０００４】
その対策として、バイアホール１０４の数を増やす方法もあるが、部品の実装面積やパターン配線の制約となり、小型化を制限してしまう。
本発明は、上記課題に着目してなされたものであり、その目的は、多層プリント配線基板に電子部品が表面実装されるとともに放熱部材が配置された電子制御装置において、新規な構成にて放熱性能を向上させることができる電子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】
【０００５】
請求項１に記載の発明は、多層プリント配線基板における、少なくとも放熱部材を用いた放熱が必要な電子部品を配置した部位においては、積層枚数を少なくしたことを特徴としている。これにより、放熱部材を用いた放熱が必要な電子部品の熱が多層プリント配線基板の内層での導体パターンに分散しにくくなり、放熱性能を向上させることができる。
【０００６】
請求項２に記載のように、請求項１に記載の電子制御装置において、板状の放熱部材が多層プリント配線基板の一方の面に当接する状態で配置され、放熱部材における、少なくとも放熱が必要な電子部品を配置した部位の厚さを多層プリント配線基板側に突出するように厚くすると、板状の放熱部材を多層プリント配線基板の積層枚数に合わせて厚みを変更することにより、基板での電子部品の装着面を同一平面にすることが可能となる。
【０００７】
請求項３に記載のように、請求項１に記載の電子制御装置において、多層プリント配線基板の内部に、同基板における各層と平行に延びる板状の放熱部材が配置され、この板状の放熱部材における、少なくとも前記放熱が必要な電子部品を配置した部位の厚さを厚くすると、板状の放熱部材が多層プリント配線基板の内層部分に埋め込まれていることにより、多層プリント配線基板の両面に電子部品を配置することが可能となり、実装密度を向上することができる。
【０００８】
請求項４に記載のように、請求項２または３に記載の電子制御装置において、板状の放熱部材は、板材の積層体よりなり、放熱部材における、少なくとも前記放熱が必要な電子部品を配置した部位においては板材の積層枚数を多くすることにより厚さを厚くすると、板材の積層体よりなる板状の放熱部材を、多層プリント配線基板の積層枚数に合わせて板材の積層枚数を変更することにより、基板での電子部品の装着面を容易に同一平面にすることができる。
【０００９】
請求項５に記載のように、請求項３または４に記載の電子制御装置において、板状の放熱部材は、多層プリント配線基板の外周縁から突出しており、この突出部を取付部材への取付部とすると、多層プリント配線基板が取付部材への取付部にはならないので、多層プリント配線基板での実装密度を向上することができる。
【００１０】
請求項６に記載のように、請求項１〜５のいずれか１項に記載の電子制御装置において、多層プリント配線基板の各層と板状の放熱部材は一括プレス加工することにより積層してなると、実用上好ましいものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
（第１の実施の形態）
以下、本発明を具体化した第１の実施の形態を図面に従って説明する。
図１は、本実施の形態における車載用電子制御装置の縦断面図である。
【００１２】
多層プリント配線基板１０は、導体層と絶縁層を交互に積層して多層構造にしたものである。図１においては、最表層（上層）から、導体層１１ａ、絶縁層１２ａ、導体層１１ｂ、絶縁層１２ｂ、導体層１１ｃ、絶縁層１２ｃ、導体層１１ｄ、絶縁層１２ｄ、導体層１１ｅ、絶縁層１２ｅ、導体層１１ｆが積層されている。導体層１１ａ〜１１ｆは銅箔よりなり、所望の形状にパターニングされている。
【００１３】
多層プリント配線基板１０の下面には、放熱部材１が接する状態で固定（配置）されている。放熱部材１は、アルミ等の金属よりなり、板状をなしている。
多層プリント配線基板１０の上面において、放熱部材１を用いた放熱が必要な電子部品２３と、必要としない電子部品２１，２２が表面実装されている。図１において、電子部品２１，２２はベアチップであり、基板１０にフリップチップ実装されている。電子部品２３は、モールドパッケージ型電子部品であり、このモールドパッケージ型電子部品２３はその駆動に伴ない発熱する電子部品（発熱量の大きい電子部品）である。詳しくは、半導体チップ２３ａがヒートシンク２３ｂの上に搭載されるとともに半導体チップ２３ａとリードフレーム２３ｃがワイヤーにて電気的に接続されている。さらに、半導体チップ２３ａやワイヤーやヒートシンク２３ｂは樹脂２３ｄにてモールドされている。モールド樹脂２３ｄから突出するリードフレーム２３ｃの脚部は基板１０の上面において導体パターン（銅箔のパターン）とハンダにて接合されている。また、ヒートシンク２３ｂの下面は基板１０の導体（パターン）２４と接触している。
【００１４】
このようなモールドパッケージ型電子部品２３を含めて各種の電子部品が基板１０に搭載されている。これら電子部品により、演算処理を行うマイコン、アクチュエータやセンサ等と接続される入出力回路、回路に動作電圧を供給する電源回路などを構成している。電子制御装置はワイヤーを介してセンサ・スイッチ類やアクチュエータと接続される。そして、例えばエンジン制御用電子制御装置においては、エンジン運転状態を検出する信号（各種センサ信号やスイッチ信号等）を入力して最適なエンジン運転を行わせるための演算を行いアクチュエータ（点火装置や燃料噴射装置）に駆動信号を出力する。このような動作中においてモールドパッケージ型電子部品２３（詳しくは半導体チップ２３ａ）が発熱する。
【００１５】
一方、図１の多層プリント配線基板１０の上面における電子部品２２，２３を配置した部位には段差２０が設けられ、この部位での積層枚数が少なくなっている。広義には、多層プリント配線基板１０における、少なくとも放熱部材１を用いた放熱が必要な電子部品２３を配置した部位においては、積層枚数を少なくして薄くしている。つまり、放熱を必要としない電子部品２１を装着した部分において、多層プリント配線基板１０の積層枚数は６層構成（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ，１１ｆの計６層）としているが、発熱する電子部品２３を装着した部分においては、多層プリント配線基板１０の積層枚数を３層構成（１１ｄ，１１ｅ，１１ｆの計３層）としている。
【００１６】
さらに、多層プリント配線基板１０における、発熱する電子部品２３を装着した部分においては、複数のバイアホール２５（図１では３つ）が形成されている。バイアホール２５内の導体２６は導体２７を介して放熱部材１と接触している。
【００１７】
モールドパッケージ型電子部品２３の放熱は次のように行われる。
モールドパッケージ型電子部品２３における半導体チップ２３ａが発熱すると、ヒートシンク２３ｂを経て導体２４に伝わる。さらに、導体２４からバイアホール２５内の導体２６を介して、多層プリント配線基板１０に接触する放熱部材（金属板）１に伝わる（放熱される）。ここで、多層プリント配線基板１０における、少なくとも放熱部材１を用いた放熱が必要な電子部品２３を配置した部位においては、積層枚数が少ないので（基板１０の板厚が薄いので）、電子部品２３の熱が多層プリント配線基板１０の内層での導体パターンに分散しにくくなり、基板１０に接触する放熱部材１への放熱性能を向上させることができる。
【００１８】
このように、放熱を必要としない電子部品２１を装着した部分において、多層プリント配線基板１０の積層枚数は６層構成として、部品の実装密度を高くしている。一方、発熱する電子部品２３を装着した部分においては、多層プリント配線基板１０の積層枚数を少なくして（３層として）、バイアホール２５内の導体２６を介して放熱部材１に放熱しやすくしている。
【００１９】
なお、図１ではバイアホール２５を設置したが、バイアホール２５が無くても放熱を満足できれば設置しなくてもよい。
以上のごとく、図７に示した構造においてはプリント配線基板の多層化に伴ない電子部品１０３の熱が内層の導体パターンに分散してしまい多層プリント配線基板１００に接触する放熱部材１０１に充分に伝わらず放熱性能が低下してしまう。そのために、バイアホール１０４の数を増やすと、部品の実装面積やパターン配線の制約となってしまい小型化を制限してしまう。これに対し、本実施形態においては、少なくとも基板１０での電子部品２３を配置した部位は積層枚数を少なくして電子部品２３の熱が基板１０の内層での導体パターンに分散しにくくし、バイアホールを増加した場合の部品の実装面積やパターン配線の制約といった小型化を制限することなく放熱性能を向上させることができる。
（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態を、第１の実施の形態との相違点を中心に説明する。
【００２０】
図２は、本実施の形態における車載用電子制御装置の縦断面図である。
図２の放熱部材１には段差２が形成され、これにより多層プリント配線基板１０の上面を平坦化している。つまり、図１の放熱部材１にはフラットな板材を使用しており、多層プリント配線基板１０の上面は段差２０により平坦ではなかったが、図２では多層プリント配線基板１０の上面が平坦化されている。
【００２１】
詳しくは、図２において、板状の放熱部材１が多層プリント配線基板１０の一方の面（下面）に当接する状態で配置され、放熱部材１における、少なくとも放熱が必要な電子部品２３を配置した部位の厚さが多層プリント配線基板１０側に突出するようにΔｔだけ厚くなっている。このように、板状の放熱部材１を、多層プリント配線基板１０の積層枚数に合わせて厚みを変更することにより、基板１０での電子部品２１，２２，２３の装着面を同一平面にすることができる。
【００２２】
図２に代わる構成として図３に示すようにしてもよい。
図３において、板状の放熱部材１は、板材（薄板）の積層体よりなり、放熱部材１における、少なくとも放熱が必要な電子部品２３を配置した部位においては板材（薄板）の積層枚数を多くすることにより厚さを厚くしている。詳しくは、図３においては電子部品２３の下方においては１２枚積層し、電子部品２１の下方においては４枚積層している。
【００２３】
このように、板材（薄板）の積層体よりなる板状の放熱部材１を、多層プリント配線基板１０の積層枚数に合わせて板材（薄板）の積層枚数を変更することにより、基板１０での電子部品２１，２２，２３の装着面を容易に同一平面にすることができる。
（第３の実施の形態）
次に、第３の実施の形態を、第１の実施の形態との相違点を中心に説明する。
【００２４】
図４は、本実施の形態における車載用電子制御装置の縦断面図である。
本実施形態においては、多層プリント配線基板１０の内部に、同基板１０における各層と平行に延びる板状の放熱部材４０が配置されている。詳しくは、図４において多層プリント配線基板１０における電子部品２２，２３を配置した部位に所定厚さの放熱部材４０が配置されている。広義には、板状の放熱部材４０における、少なくとも放熱が必要な電子部品２３を配置した部位の厚さを厚くしている。これは、一括積層多層配線基板の製造の際に放熱板（４０）も同時にプレスすることにより得られた構造である。つまり、多層プリント配線基板１０の各層と板状の放熱部材（金属板）４０を一括プレス加工（成型）することにより積層することができる。
【００２５】
また、図４での放熱部材（金属板）４０は基板１０の内部において上下面が導体（パターン）４１，４２と接している。図４においては基板１０の下面に電子部品４３が表面実装されている。
【００２６】
このように、多層プリント配線基板１０の内部に、同基板１０における各層と平行に延びる板状の放熱部材４０が配置され、この板状の放熱部材４０における、少なくとも放熱が必要な電子部品２３を配置した部位の厚さを部分的に厚くすると、基板１０と放熱部材４０を組み合わせた全体の厚みを一定にできる。即ち、板状の放熱部材４０が多層プリント配線基板１０の内層部分に埋め込まれていることにより、多層プリント配線基板１０の両面に電子部品２１，２２，２３，４３を配置でき、実装密度を向上することができる。
【００２７】
特に、一括プレス加工において、放熱部材となる金属板を、プリント配線基板の積層枚数に合わせて厚さを変更することにより、一体成型した後の全体の厚みを一定にでき、電子部品の装着面を同一にできる。
【００２８】
この場合にも、図３を用いて説明したように、板状の放熱部材４０は、板材（薄板）の積層体よりなり、放熱部材４０における、少なくとも放熱が必要な電子部品２３を配置した部位においては板材（薄板）の積層枚数を多くすることにより厚さを厚くしてもよい。つまり、板材（薄板）の積層体よりなる板状の放熱部材４０を、多層プリント配線基板１０の積層枚数に合わせて板材（薄板）の積層枚数を変更することにより、一体成型した後の全体の厚みを一定にでき、電子部品２１，２２，２３，（４３）の装着面を同一平面にできる。
（第４の実施の形態）
次に、第４の実施の形態を、第３の実施の形態との相違点を中心に説明する。
【００２９】
図５，６に示すように、多層プリント配線基板５０の内部に、板状の放熱部材５１が配置されている。詳しくは、図６に示すごとく、多層プリント配線基板５０のうちの符号５０ａ，５０ｂで示す部材の間に放熱部材５１が挟持されている構造をなしている。この構造は前述の一括プレス加工により得たものである。
【００３０】
板状の放熱部材５１は、多層プリント配線基板５０の外周縁から突出しており、この突出部５２を取付部材としての筐体（ケース）５３への取付部としている。詳しくは、突出部５２には貫通孔５４が形成され、この貫通孔５４を通してネジ５５を筐体（ケース）５３側のネジ穴に螺入することにより基板５０を筐体５３に固定することができる。
【００３１】
よって、多層プリント配線基板５０が筐体５３への取付部にはならないので、多層プリント配線基板５０での実装密度を向上することができる。つまり、多層プリント配線基板５０に固定用の貫通孔（ネジが通る孔）が不要となり、部品の実装密度を向上することができる。
【００３２】
広義には、放熱部材５１における基板５０から外側に突出した部分（５２）には、筐体（ケース）５３との固定用の手段（ネジ等）を設けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】第１の実施の形態における車載用電子制御装置の縦断面図。
【図２】第２の実施の形態における車載用電子制御装置の縦断面図。
【図３】応用例の車載用電子制御装置の縦断面図。
【図４】第３の実施の形態における車載用電子制御装置の縦断面図。
【図５】第４の実施の形態における車載用電子制御装置の平面図。
【図６】第４の実施の形態における車載用電子制御装置の縦断面図。
【図７】背景技術を説明するための電子制御装置の縦断面図。
【符号の説明】
【００３４】
１…放熱部材、１０…多層プリント配線基板、２１…電子部品、２２…電子部品、２３…電子部品、４０…放熱部材、５０…多層プリント配線基板、５１…放熱部材、５２…突出部、５３…筐体。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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