(57)【要約】【課題】  高い放熱性と耐振動性とを併せ持つ電子制御装置を提供する。【解決手段】  電子回路を構成する電気部品（１０９）が実装された回路基板（１０７）と、前記回路基板（１０７）を収容する筐体（１０１）とを備えた電子制御装置（１００）において、前記筐体の少なくとも一の面に、複数の凹部（１０４）及び凸部（１０５）が２次元的に配列された凹凸構造（１０３）を形成し、前記凹部（１０４）と前記凸部（１０５）の平面視形状が互いに異なるようにする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子回路を構成する電気部品が実装された回路基板と、
前記回路基板を収容する筐体と、を備え、
前記筐体の少なくとも一の面は、複数の凹部及び凸部が２次元的に配列された凹凸構造を有し、
前記凹部と前記凸部とは、平面視形状が互いに異なっている、
電子制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載された電子制御装置において、
前記凹凸構造は、前記回路基板の前記電気部品の実装面に対向する前記筐体の内面、及び又は、当該内面に対向する前記筐体の外面に形成されている、
電子制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載された電子制御装置において、前記筐体の前記内面に形成された凸部及び凹部は、それぞれ、前記筐体の前記外面の凹部及び凸部を構成する、
電子制御装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載された電子制御装置において、
前記凹部及び前記凸部の平面視形状が多角形状である、電子制御装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載された電子制御装置において、
前記凹部及び凸部は、互いに各々を囲むように配列されている、
電子制御装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載された電子制御装置において、
前記回路基板の前記電気部品の実装面に対向する筐体内面の少なくとも一部には、前記電気部品からの輻射熱を吸収する輻射熱吸収部が設けられている、
電子制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子制御装置に関し、特に、高い放熱性と耐振動性とを備える電子制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電子制御装置には、中央処理装置（Central Processing Unit：ＣＰＵ）や、パワー半導体素子などの発熱を伴う電子部品が搭載されていることから、装置サイズの小型化への要求と相まって、これら電子部品からの発熱を効率よく放熱することが求められる。また、当該装置の使用環境によっては、当該環境において発生する振動に対する耐性も求められる。
【０００３】
例えば、内燃機関等の駆動装置を制御する車両用の電子制御装置（ＥＣＵ、Electronic Control Unit）では、その設置環境がエンジンルーム等の高温且つ振動の多い環境となることから、特に放熱性及び耐振動性の高いことが望まれる。また特に、車両用の電子制御装置では、より高い放熱特性を実現すべく、例えば車両の走行に伴って生ずる風が電子制御装置の近傍を通過するように当該電子制御装置の設置位置が選定され得る。
【０００４】
このような電子制御装置を放熱する技術として、従来、電子制御装置の筐体表面に複数のフィンを設けて、筐体内部の発熱を筐体外部へ放熱することが知られている（特許文献１参照）。
【０００５】
図５は、特許文献１に開示されている従来の放熱構造を示す図である。回路基板が収納された電子制御装置の筐体上に取り付けられた放熱部材１３には、図示上面に、図５の紙面垂直方向に延在する複数の板状のフィン１９が形成されている。ここで、図５には、各フィン１９の断面が、先細りした山形状として記載されている。
【０００６】
しかしながら、上記従来技術では、フィン１９の長手方向（すなわち、図５の紙面垂直方向）に風が流れる場合には、フィン１９の放熱性能は最大となるものの、当該長手方向に対して垂直な方向（すなわち、図５に示す矢印の方向）から到来する風に対しては、フィン１９の配列の端部（図５の図示右側の端部）のフィン１９のみに風が当たるため、放熱性能は限られたものとなる。
【０００７】
また、図５の紙面垂直方向に延在するフィン１９の放熱性能は、当該方向に延在する長さと図５に示す山状断面の高さとで定まる面積に大きく依存することから、放熱性能を維持しつつサイズを小型化することが困難である。さらに、フィン１９の固有振動周波数は、図５に示す山状断面の高さが高いほど低くなることから、放熱性能を高めるために当該山状断面の高さを高くすると設置環境に発生する環境振動に対してフィン１９が共振するようになり、場合によっては、電子制御装置内部の回路基板や電子部品にダメージを生じ、更にはフィン１９自体にも損傷を生じ得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１５−１９８５５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このような背景から、電子制御装置において、高い放熱性と耐振動性とを併せ持つことが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、電子制御装置であって、本電子制御装置は、電子回路を構成する電気部品が実装された回路基板と、前記回路基板を収容する筐体と、を備え、前記筐体の少なくとも一の面は、複数の凹部及び凸部が２次元的に配列された凹凸構造を有し、前記凹部と前記凸部とは、平面視形状が互いに異なっている。
本発明の他の態様によると、前記凹凸構造は、前記回路基板の前記電気部品の実装面に対向する前記筐体の内面、及び又は、当該内面に対向する前記筐体の外面に形成されている。
本発明の他の態様によると、前記筐体の前記内面に形成された凸部及び凹部は、それぞれ、前記筐体の前記外面の凹部及び凸部を構成する。
本発明の他の態様によると、前記凹部及び前記凸部の平面視形状が多角形状である。
本発明の他の態様によると、前記凹部及び凸部は、互いに各々を囲むように配列されている。
本発明の他の態様によると、前記回路基板の前記電気部品の実装面に対向する筐体内面の少なくとも一部には、前記電気部品からの輻射熱を吸収する輻射熱吸収部が設けられている。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係る車両用電子制御装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の第１変形例に係る車両用電子制御装置の筐体の断面図である。
【図３】本発明の第２変形例に係る車両用電子制御装置の筐体表面の拡大図である。
【図４】本発明の第３変形例に係る車両用電子制御装置の筐体表面の拡大図である。
【図５】従来技術の放熱フィンを備えた車両用電子制御装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、本発明の一実施形態に係る車両用電子制御装置１００の構成を示す図である。ここで、図１（ａ）は、本車両用電子制御装置１００の上面図、図１（ｂ）は、車両用電子制御装置１００の筐体１０１の表面１０３ａの部分の部分詳細図、図１（ｃ）は図１（ｂ）のＡ−Ｂ断面図である。
【００１３】
本車両用電子制御装置１００は、例えば車両に搭載されて当該車両における少なくとも一の機能制御を行う電子制御装置（ＥＣＵ）であり、筐体１０１と、当該筐体１０１に収容された回路基板１０７と、を有する。回路基板１０７には、制御回路を構成する電気部品（例えば、半導体集積回路等の電子部品１０９を含む）が搭載されており、筐体１０１の上面（図１（ａ）に示す面）に設けられたコネクタ１０２を介して外部装置（例えば、外部の電源装置など）と電気的に接続される。
【００１４】
特に、本実施形態の筐体１０１は、その上面（図１（ａ）に示す面）が、凹部１０４及び凸部１０５が２次元的に配列された凹凸構造１０３（図示ハッチング部分）を持つように構成されている（図１（ｂ））。また、この凹凸構造１０３は、筐体１０１の上面を構成する金属板を、例えばプレス加工することにより構成されており、筐体１０１上面（上記金属板のオモテ面）における凹部１０４及び凸部１０５は、それぞれ、筐体１０１上面の内面（すなわち、上記金属板のウラ面）の凸部及び凹部を構成している（図１（ｃ））。
【００１５】
また、凹部１０４は、平面視が略四角形であり、凸部１０５は、平面視が略八角形を成すように構成され、凹部１０４を囲むように凸部１０５が設けられている。また、隣接する２つの凸部１０５の間にも、スリット状の凹部が設けられている。
【００１６】
これにより、回路基板１０７に搭載された電子部品１０９等の電気部品から発する熱は、対流又は輻射により、主に、回路基板１０７と筐体１０１上面との距離が短くなる凹部１０４から筐体１０１に到達し、凹部１０４を介して筐体１０１へ放出されると共に、凸部１０５へ伝わって当該凸部１０５からも放出される。
【００１７】
ここで、本発明の筐体１０１の上面に設けられた凹凸構造１０３は、図５のような略板状の放熱フィンを１次元方向（図５の紙面左右方向）のみに配列した従来技術とは異なり、平面視が略四角形の平坦な底面を持つ凹部１０４と、平面視が略八角形の平坦な頂面を持つ凸部１０５が２次元的に配列されて構成されているため、筐体１０１に到来する風は、いずれの方向から到来しても筐体１０１上面の凹凸構造１０３の表面を通過することとなるので、風の方向に依らず高い放熱性能を発揮することができる。
【００１８】
さらに、本実施形態では、回路基板１０７から筐体１０１上面までの距離が短くなる凹部１０４の面積が凸部１０５の面積に比べて小さくなるように、平面視形状が互いに異なる凹部１０４と凸部１０５により凹凸構造１０３が構成されている。このため、回路基板１０７と筐体１０１上面との間の空間（すなわち、回路基板１０７上の部品実装空間）のうち凹凸構造１０３の凹部１０４により侵食される空間部分は限られたものとなる。したがって、回路基板１０７上に高さの高い電子部品（いわゆる高背部品）を実装する場合でも、回路基板１０７上における当該高背部品の実装不可領域（特に、回路基板１０７のうち凹部１０４と対向する領域）は限られたものとなるので、凹凸構造１０３を設けた場合でも筐体サイズを拡大することなく電子部品レイアウトの設計自由度を確保することが容易である。
【００１９】
また、本実施形態のように、凹部１０４及び凸部１０５の平面視形状を互いに異ならせることで、筐体に加わった変形力を凹部１０４及び凸部１０５の境界部において複数の方向に分散できるので、凹部１０４及び凸部１０５の平面視形状を互いに同一とした場合に比べて、曲げや捻じり等の機械的応力に対する筐体１０１の耐性又は剛性は強くなる。したがって、本実施形態の電子制御装置１００では、筐体１０１の剛性を所望の値に保つのに要する筐体１０１の肉厚は、凹凸構造１０３を有さない構成の場合に比べて薄くでき、剛性を維持しつつ電子制御装置１００の軽量化を図ることができる。
【００２０】
さらに、筐体１０１上面の固有振動数は、当該筐体１０１上面に設けられた凹凸構造１０３を構成する凹部１０４及び凸部１０５のサイズにより定まり、且つ当該サイズは凹部１０４及び凸部１０５を筐体１０１上面に２次元的に配列できる限度において任意の小さなサイズとすることができるので、当該サイズを調整して、上記固有振動数が環境振動の最大振動数よりも高くなるように凹凸構造１０３を設計することができる。
【００２１】
また、筐体１０１の凹凸構造１０３は、上述したプレス成型などの公知の手法を用いて、アルミニウム板等の金属の表面に簡単に作り込むことができる。このため、図５のような先細りした細長い山状の複雑な形状の放熱構造を筐体の上面に形成する従来の手法に比べて、簡便で、且つ、低コストで、放熱性の高い筐体を得ることができる。
【００２２】
次に、本実施形態の変形例を、図２〜図４を用いて説明する。以下に示す各筐体は、それぞれ、筐体１０１に代えて電子制御装置１００に用いることができる。
〔第１変形例〕
まず、図１に示す電子制御装置１００に用いられる筐体１０１の第１の変形例について説明する。
図２は、本変形例に係る、筐体１０１に代えて用いることのできる筐体２０１の構成を説明するための図である。冗長な記載を避けて理解を容易にするため、図２には、図１（ｃ）に相当する断面図が示されている。なお、図２において、図１に示す構成要素と同一の構成要素については図１と同じ符号を用いて示すものとし、上述した図１についての説明を援用するものとする。
【００２３】
筐体２０１は、筐体１０１と同様に、凹部１０４及び凸部１０５が２次元的に配列された凹凸構造１０３を有するが、凸部１０５の裏面に輻射熱吸収部２０６が設けられている点が異なる。
【００２４】
この輻射熱吸収部２０６により、回路基板１０７に搭載された電子部品１０９等の電気部品から発する熱は、回路基板１０７からの距離が近い凹部１０４の内面（筐体２０１内部側の面）から筐体２０１に伝わるほか、凹部１０４に比べて回路基板１０７からの距離が遠い凸部１０５の内面からも吸収されやすくなる。このため、筐体２０１を用いた場合には、筐体１０１を用いる場合よりも更に放熱効率が向上する。このような輻射熱吸収部２０６は、例えば、輻射熱を効率良く吸収できる有機材料または無機材料（例えば、黒色塗料）とすることができる。
【００２５】
〔第２変形例〕
次に、図１に示す電子制御装置１００に用いられる筐体１０１の第２の変形例について説明する。
図３は、本変形例に係る、筐体１０１に代えて用いることのできる筐体３０１の構成を説明するための図である。冗長な記載を避けて理解を容易にするため、図３には、図１（ｂ）に相当する筐体３０１の上面の部分詳細図が示されている。
【００２６】
筐体３０１は、筐体１０１と同様の構成を有するが、平面視が略四角形の凹部１０４及び平面視が略八角形の凸部１０５が２次元的に配列された凹凸構造１０３に代えて、平面視が略菱型形状の凹部３０４及び平面視が略六角形の凸部３０５が２次元的に配列された凹凸構造３０３を有する点が異なる。このような形状を採用することで、放熱効率や固有振動数を所望の値に微調整することができる。
【００２７】
〔第３変形例〕
次に、図１に示す電子制御装置１００に用いられる筐体１０１の第３の変形例について説明する。
図４は、本変形例に係る、筐体１０１に代えて用いることのできる筐体４０１の構成を説明するための図である。冗長な記載を避けて理解を容易にするため、図４には、図１（ｂ）に相当する筐体４０１の上面の部分詳細図が示されている。
【００２８】
筐体４０１は、筐体１０１と同様の構成を有するが、平面視が略四角形の凹部１０４及び平面視が略八角形の凸部１０５が２次元的に配列された凹凸構造１０３に代えて、平面視が略六角形の凸部４０５が２次元的に千鳥状に配列され、凸部４０５を囲む凹部４０４が略三角形状の平面視を持つように構成された凹凸構造４０３を有する点が異なる。このような形状を採用することで、上述の第２変形例と同様に放熱効率や固有振動数を所望の値に微調整することができる。
【００２９】
以上、説明したように、本実施形態に係る電子制御装置１００は、電子回路を構成する電子部品が実装された回路基板１０７を収容する筐体１０１の一の面（上面）に、複数の凹部１０４及び凸部１０５が２次元的に配列された凹凸構造１０３を有し、前記凹部１０４と前記凸部１０５とは、平面視形状が互いに異なるように形成されている。これにより、冷却風の供給方向によらない均一な放熱効率を実現することができる。また、凹凸構造１０３により、筐体１０１の高剛性化及び軽量化が実現できると共に、設置環境で発生する環境振動との共振を抑制して耐振動性を高めることができる。
【００３０】
なお、上記実施形態及びその変形例では、凹凸構造を構成する全ての凸部の高さを、凹部の底面から同一の高さとしたが、筐体表面に冷却風を均一に供給できる範囲であれば、各凸部の高さを必ずしも同一とする必要はなく、その高さを異ならせてもよい。また、凹部及び凸部の平面視形状も、上記実施形態及び変形例で示したものに限らず、任意の多角形状を採用することができる。
【００３１】
さらに、上記実施形態及びその変形例では、回路基板の電子部品の実装面に対向する筐体内面の凸部及び凹部が、それぞれ、その外側の面である筐体外面の凹部及び凸部を構成するように形成したが、各面の凸部同士及び凹部同士がそれぞれ対応するように（例えば、筐体外面の凸部が形成された位置に対応する当該筐体の内面の位置に凸部が形成されるように）配置してもよい。
【００３２】
また、上記実施形態及びその変形例では、筐体の上面にのみ凹凸構造が形成されるものとしたが、基板の配置や枚数、あるいは基板の表裏における電子部品のレイアウトに応じて、筐体の任意の面に、本発明の凹凸構造を形成することができる。例えば、回路基板１０７の裏面にも電子部品が実装される場合には、図１に示した筐体１０１上面の凹凸構造１０３を筐体１０１の下面（筐体１０１の図１（ｃ）下側の面）にも設けることで、本実施形態と同様の効果を得ることができる。また、例えば、筐体１０１の外面又は内面にのみ凹凸構造を形成するものとしても、一定の効果を得ることができる。
【００３３】
なお、本発明はこのような実施形態に限定されることはなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において改変して用いることができる。
【符号の説明】
【００３４】
１００・・・車両用電子制御装置、１０１，２０１，３０１，４０１・・・筐体、１０２・・・コネクタ、１０３，３０３，４０３・・・凹凸構造、１０４，３０４，４０４・・・凹部、１０５，３０５，４０５・・・凸部、１０７・・・回路基板、１０９・・・電子部品、２０６・・・輻射熱吸収部、１３・・・放熱部材、１９・・・フィン
【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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