(57)【要約】【課題】  小面積で且つ放熱性の高い回路基板、及び当該回路基板を備える電子装置を実現する。【解決手段】  所定の広さを有する本体部と、前記本体部から延在する少なくとも一つの延在部と、を有する回路基板であって、前記延在部の一の露出面には所定の広がりを有するグランド用パターンが形成されている。【選択図】図２
2017022251.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気回路部品が登載される回路基板であって、
所定の広さを有する本体部と、
前記本体部から延在する少なくとも一つの延在部と、
を有し、
前記延在部の一の露出面には所定の広がりを有するグランド用パターンが形成されている、
回路基板。
【請求項２】
前記延在部を複数備え、
前記本体部及び前記延在部は共に矩形であり、
前記複数の延在部は所定の距離を隔てて前記本体部から互いに平行に延在しており、
前記回路基板の全体形状は、２つの前記回路基板の前記延在部をかみ合わせると矩形を形成するように構成されている、
請求項１に記載の回路基板。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の回路基板と、前記回路基板を収容する筐体と、を有する電子装置であって、
前記延在部には所定値以上の熱を発生する回路部品が登載されており、
前記回路基板は、前記グランド用パターンが形成された前記露出面が前記筐体と接するように前記筐体に収容されている、
電子装置。
【請求項４】
前記本体部の少なくともエッジ部を除く露出面は、前記筐体と接触していない、
請求項３に記載の電子装置。
【請求項５】
前記回路基板は、前記延在部のそれぞれが前記筺体の壁面に囲まれるように前記筺体内に収容されている、
請求項３又は４に記載の電子装置。
【請求項６】
前記筐体は、導電性を有する素材で構成されている、
請求項３ないし５のいずれか一項に記載の電子装置。
【請求項７】
前記筺体は、所定値以上の熱伝導率を有する素材で構成されている、
請求項３ないし６のいずれか一項に記載の電子装置。
【請求項８】
前記グランド用パターンが形成された前記露出面が接触する前記筐体の部分の外面には放熱器が設けられている、
請求項３ないし７のいずれか一項に記載の電子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気回路部品が登載される回路基板及び当該回路基板を備える電子装置に関し、特に小面積であっても高い放熱性を有する回路基板及び当該回路基板を備える電子装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば車両内に用いられて何らかの負荷制御を行う電子装置においては、当該電子装置内に用いられる回路基板上には論理演算を行うＣＰＵ（Central Processing Unit）や負荷駆動用のトランジスタ等の発熱量の大きい電子部品が実装されることが多い。このため、これら部品からの熱を効率良く放熱する必要がある。
【０００３】
一方で、電子装置の小型化への要求は不変であり、これに伴う基板サイズの小型化は、コストダウンにつながる反面、狭い空間に発熱部品を高密度に実装する結果となることから放熱設計の面では過酷な状況となる。
【０００４】
従来、回路基板に実装された発熱部品からの放熱を行うための構成として、発熱部品を筐体の壁に接触させる構成や筐体外に露出させる構成、回路基板上に実装した発熱部品と筺体壁面までの空間に熱伝導性樹脂を充填する構成、あるいは、発熱部品を実装した回路基板部分の裏面と筐体面との隙間に熱伝導性樹脂を充填する（介在させる）構成等が知られている。
【０００５】
しかしながら、発熱部品自身を筐体の壁に実装する構成や筐体外に露出させる構成では、回路部品のレイアウトの制限が大きく設計自由度が損なわれると共に筐体サイズの増大やコストの増大を招くこととなる。また、熱伝導性樹脂を空間や隙間に充填する構成では、樹脂充填作業のため組み立て工数が増大してコストアップとなったり、充填された樹脂のため、例えば保守を行う際の回路基板の取り外しが困難となる等の問題が生ずる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の背景より、小面積で且つ放熱性の高い回路基板、及び当該回路基板を備える電子装置の実現が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一の態様は、電気回路部品が登載される回路基板であって、所定の広さを有する本体部と、前記本体部から延在する少なくとも一つの延在部と、を有し、前記延在部の一の露出面には所定の広がりを有するグランド用パターンが形成されている。
本発明の他の態様によると、前記延在部を複数備え、前記本体部及び前記延在部は共に矩形であり、前記複数の延在部は所定の距離を隔てて前記本体部から互いに平行に延在しており、前記回路基板の全体形状は、２つの前記回路基板の前記延在部をかみ合わせると矩形を形成するように構成されている。
本発明の他の態様は、前記回路基板と、前記回路基板を収容する筐体と、を有する電子装置であって、前記延在部には所定値以上の熱を発生する回路部品が登載されており、前記回路基板は、前記グランド用パターンが形成された前記露出面が前記筐体と接するように前記筐体に収容されている。
本発明の他の態様によると、前記本体部の少なくともエッジ部を除く露出面は、前記筐体と接触していない。
本発明の他の態様によると、前記回路基板は、前記延在部のそれぞれが前記筺体の壁面に囲まれるように前記筺体内に収容されている。
本発明の他の態様によると、前記筐体は、導電性を有する素材で構成されている。
本発明の他の態様によると、前記筺体は、所定値以上の熱伝導率を有する素材で構成されている。
本発明の他の態様によると、前記グランド用パターンが形成された前記露出面が接触する前記筐体の部分の外面には放熱器が設けられている。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る電子装置の構成を示す図である。
【図２】図１に示す回路基板の構成を示す図である。
【図３】図２に示す回路基板の形状及び作製方法の一例を説明するための図である。
【図４】図１に示す電子装置のＡＡ矢視断面図である。
【図５】図１に示す電子装置のＢＢ矢視断面図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る電子装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。なお、本実施形態では、一例として、車両に搭載されて当該車両の動作を制御する制御回路を構成する回路基板、及び当該回路基板を備える制御装置である電子装置を示しているが、本発明に係る回路基板及び電子装置は、制御用途に限られるものではなく、車両制御を行う制御装置以外の他の用途に用いられ、あるいは他の機能を実現する、回路基板及び電子装置として広く一般に適用され得る。
【００１０】
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１の実施形態に係る電子装置の構成を示す三面図である。
本電子装置１０は、車両に搭載されて当該車両のエンジン制御を行う電子制御ユニット（ＥＣＵ、Electronic Control Unit）であり、熱伝導性と導電性とを有する材料（例えばアルミニウム等の金属や導電性樹脂など）から成るベース１００ａとカバー１００ｂとにより構成される導電性の筐体１００と、筐体１００内部に収容された回路基板１０２と、回路基板１０２に登載されてその一部が筐体１００外に露出したコネクタ１０４と、を有する。ベース１００ａとカバー１００ｂとは、図１に示す上面図の四隅部分に設けられたネジ１０６ａ〜ｄにより結合される。また、カバー１００ｂは、凸部１０８を有し、カバー１００ｂのうち凸部１０８に隣接する部分に放熱器１１０が設けられている。また、回路基板１０２は、ネジ１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ、１１２ｄによりカバー１００ｂに固定されている。
【００１１】
図２は、図１に示す電子装置１０の回路基板１０２の構成を示す図である。図２（ａ）は、図１に示す平面図に点線で示した回路基板１０２と同じ側の面の図であり、図２（ｂ）は、その反対側の面を見た図である。以降、図２（ａ）に示す回路基板１０２の面を「ウラ面」、図２（ｂ）に示す回路基板１０２の面を「オモテ面」と称する。
【００１２】
図２（ａ）に示すように、回路基板１０２は、図示右側のハッチングで示した所定の面積の広がりを持つ矩形形状の本体部２００と、当該本体部２００から図示左方へ延在する矩形形状の２つの延在部２０２ａ及び２０２ｂから構成されている（図２には、本体部２００と延在部２０２ａ、２０２ｂとの境界が点線で示されている）。延在部２０２ａは、図２（ａ）における上部の辺が本体部２００の上部の辺と直線的に繋がり、延在部２０２ａ、２０２ｂは同じ幅Ｗと長さＬとを持ち、且つ、当該幅と同じ距離Ｗを隔てて互いに平行に形成されている。
【００１３】
更に、延在部２０２ｂの図示下側の辺と本体部２００の下側の辺とは距離Ｗだけ隔たっている。すなわち、回路基板１０２は、図３（ａ）に示すように、２つの回路基板１０２のそれぞれの延在部２０２ａ、２０２ｂを噛み合わせることにより一枚の矩形基板を構成するような形状で構成されている。このため、回路基板１０２は、図３（ｂ）に示すように、一枚の矩形基板３００から無駄なく切り出して作製することができる。
【００１４】
なお、図３（ａ）には、２つの回路基板１０２を、それぞれ、符号１０２−１、１０２−２で示し、回路基板１０２−１の延在部２０２ａ、２０２ｂをそれぞれ符号２０２ａ−１、２０２ｂ−１により、回路基板１０２−２の延在部２０２ａ、２０２ｂをそれぞれ符号２０２ａ−２、２０２ｂ−２により示している。また、図３（ｂ）には、一枚の矩形基板３００から切り出される１８枚の回路基板１０２を、符号１０２−１〜１０２−１８で示している。
【００１５】
更に、回路基板１０２のウラ面の延在部２０２ａ、２０２ｂには（すなわち、延在部２０２ａ、２０２ｂの一の露出面には）、それぞれ、所定の面積の広がりを持つ矩形形状の金属膜で構成されたグランドパターン２０４ａ、２０４ｂが形成されている（図２（ａ））。
【００１６】
なお、図３（ａ）（ｂ）においては、記載を簡略化して形状についての理解を容易にするため、の回路基板１０２−１〜１０２−１８にはグランドパターン２０４ａ、２０４ｂに相当する部分の記載は省略されている。
【００１７】
回路基板１０２の本体部２００には、そのオモテ面及びウラ面に種々の回路部品を登載することができ、これらの回路部品は、図２（ａ）（ｂ）において、符号２１０、２１２、２１４、２１６、２１８、２２０、２２２、２２４、２２６、２２８として示されている。
【００１８】
さらに、回路基板１０２の延在部２０２ａ、２０２ｂのオモテ面には、動作時に熱を発散する発熱部品２３０、２３２、２３４、２３６が登載されている（図２（ｂ））。ここで、発熱部品２３０〜２３６は、ＣＰＵ等の集積回路、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）等のトランジスタ、抵抗器、コンデンサ等とすることができる。
【００１９】
上記の構成を有する回路基板１０２は、本体部２００から延在する延在部２０２ａ、２０２ｂを有し、当該延在部２０２ａ、２０２ｂに発熱部品２３０〜２３６が集中配置されることで、本体部２００に登載される回路部品２１０〜２２８を、これら発熱部品の熱発散から遠ざけて保護することができる。すなわち、従来のように矩形基板の周辺部に発熱部品を配置する構成に比べて、発熱部品と他の部品との距離を大きくとって発熱部品から他の部品への熱的な干渉を抑制することができる。
【００２０】
一般に、従来の矩形基板の場合には、当該矩形基板のエッジ部周辺の幅方向または長さ方向の帯状部分を発熱部品の配置エリアとして用いるため、発熱部品の数が少ない場合には、当該帯状部分の面積に対する当該発熱部品の占有面積の比率が小さくなって、基板上における部品の実装効率が低下する。これに対し、回路基板１０２の場合には、本体部２００のサイズとは独立に、延在部２０２ａ、２０２ｂの幅や長さを、当該延在部２０２ａ、２０２ｂに実装する発熱部品（２１０〜２１６）の数や大きさに応じて調整することができるので、矩形回路基板を用いる従来の構成に比べて、回路基板１０２の面積を低減して部品実装効率を向上することができる。
【００２１】
また、回路基板１０２は、２つの回路基板１０２の延在部２０２ａ、２０２ｂを互いにかみ合わせることで矩形となる形状に構成されているため、一枚の矩形基板３００から無駄なく切りだして作製することができ、且つ、上述したように従来の矩形基板を用いる構成に比べて一枚の回路基板１０２に必要な面積を低減することができるので、回路基板１０２の作製コストを低減することができる。
【００２２】
さらに、延在部２０２ａ、２０２ｂの、発熱部品２３０〜２３６が実装されているオモテ面に対向するウラ面（すなわち、一の露出面）の部分には、金属膜で構成されたグランドパターン２０４ａ、２０４ｂが形成されているため、延在部２０２ａ、２０２ｂのウラ面を熱伝導性の素材で構成された構造物（例えば、筐体１００）に接触させることにより、発熱部品２３０〜２３６から生ずる熱を、グランドパターン２０４ａ、２０４ｂを介して筐体へ効果的に放熱することができる。
【００２３】
図４は図１に示す電子装置１０のＡＡ矢視断面図、図５は図１に示す電子装置１０のＢＢ矢視断面図である。回路基板１０２の延在部２０２ａ、２０２ｂは、共に、ウラ面（即ち、グランドパターン２０４ａ、２０４ｂが形成された面）が、カバー１００ｂの内面に接触するように取り付けられており、カバー１００ｂ（従って、筐体１００）に対して電気的に直流的に接続されると共に、熱的にも接続される。これにより、延在部２０２ａ、２０２ｂに登載された発熱部品２３０〜２３６から発生する熱は、カバー１００ｂを介して放熱器１１０へ伝達して効果的に放熱される。
【００２４】
このため、回路基板１０２の本体部２００に登載された回路部品２１０〜２２８は、発熱部品２３０〜２３６からの熱的な干渉を受けることなく、安定に動作することができる。また、発熱部品２３０〜２３６から発生する熱は、延在部２０２ａ、２０２ｂから筐体１００のカバー１００ｂへ即座に放熱されるので、本体部２００の露出面は、回路基板１０２を筐体１００へ取り付けるためのネジ１１２ａ、１１２ｂが配される少なくともエッジ部を除き、放熱を目的として筐体１００のベース１００ａ又はカバー１００ｂに接触させる必要はない。このため、図４に示すように、本体部２００のオモテ面及びウラ面の両面に回路部品を実装することが可能となる。
【００２５】
特に、本実施形態では、回路基板１０２のウラ面に登載された回路部品２１４、２１６は（及び、図４には図示されていないが回路部品２１０、２１２も同様に）、カバー１００ｂの凸部１０８と回路基板１０２とにより構成される密閉空間の中に存在することとなるため、熱的に更に安定な環境で動作することができると共に、外来輻射雑音に対する耐性も向上する。
【００２６】
なお、発熱部品２３０〜２３６からの熱をカバー１００ｂに効率的に伝達するためには、延在部２０２ａ及び２０２ｂのウラ面に形成されるグランドパターンは、これら延在部２０２ａ、２０２ｂのオモテ面に登載された発熱部品２３０〜２３６の実装領域に対応するウラ面の領域を含むように形成することが望ましい。
【００２７】
また、筐体１００からの放熱を効率的に行うため、筐体１００は、所定値以上の熱伝導率を有する素材で構成されることが望ましい。
【００２８】
また、本実施形態の回路基板１０２は、２つの延在部２０２ａ、２０２ｂを含むものとなっているが、これに限らず、発熱部品の大きさや数に応じて、１つ又は３つ以上の延在部を有するものとしても良い。
【００２９】
また、図２（ａ）には図示していないが、本体部２００にもグランドパターンが形成されていてもよい。更に、そのような本体部２００のグランドパターンは、延在部２０２ａ、延在部２０２ｂのグランドパターン２０４ａ及び又は２０４ｂと電気的に接続されていても良い。この場合、延在部２０２ａ、２０２ｂのグランドパターン２０４ａ、２０４ｂとカバー１００ｂとの接触部を介して、回路基板１０２上に構成された電子回路のグランド電流が、筐体１００に接続された外部電源装置のグランド端子へ還流するものとすることができる。また、本体部２００に形成されるそのようなグランドパターンは、回路基板１０２が多層基板の場合には、内層又は表面（ひょうめん）層に形成されるものとすることができる。
【００３０】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態に係る電子装置について説明する。
図６は、本発明の第１の実施形態に係る電子装置の構成を示す正面図、側面図、底面図、及びＣＣ矢視断面図である。なお、本実施形態において、第１の実施形態に係る電子装置１０と同一の構成要素については、電子装置１０において用いた符号と同一の符号を用いるものとする。また、本実施形態において、電子装置１０において用いた符号と同一の符号により示される構成要素については、電子装置１０について上述した説明を援用する。
【００３１】
本電子装置６０は、第１の実施形態に係る電子装置１０と同一の構成を有するが、ベース１００ａ及びカバー１００ｂから成る筐体１００に代えて、ベース６００ａ及びカバー１００ｂから成る筐体６００を備える点が異なる。
【００３２】
ベース６００ａは、ベース１００ａとは異なり、発熱部品２３０〜２３６が登載された延在部２０２ａ、２０２ｂの面をそれぞれ囲むように構成されている（図６のＢＢ矢視断面図）。これにより、発熱部品２３０〜２３６から発散される放射熱（輻射熱）は、ベース６００ａに吸収され、ベース６００ａの外面から大気へ放熱されるか、又はカバー１００ｂに設けられた放熱器１１０へ伝搬して、当該放熱器１１０から放熱される。このため、電子装置６０は、第１の実施形態に係る電子装置１０よりも更に効果的に、発熱部品２３０〜２３６により生じた熱を効果的に放熱することができる。
【００３３】
なお、本実施形態では、図６のＣＣ矢視断面図に示すように、回路基板１０２の延在部２０２ａ、２０２ｂのそれぞれを囲うようにベース６００ａが折り曲げ加工されて形成されているが、これに限らず、ベース６００ａを、例えば金属ブロックから切削加工されるものとして、当該金属ブロックに設けられた２つの溝部に、延在部２０２ａ、２０２ｂがそれぞれ収容されるものとしてもよい。この場合、当該溝部の壁により、発熱部品２３０〜２３６が登載された延在部２０２ａ、２０２ｂの面がそれぞれ囲まれるものとすることができる。
【符号の説明】
【００３４】
１０、６０・・・電子装置、１００、６００・・・筐体、１００ａ、６００ａ・・・ベース、１００ｂ・・・カバー、１０２・・・回路基板、１０４・・・コネクタ、１０６ａ〜１０６ｄ、１１２ａ〜１１２ｄ・・・ネジ、２００・・・本体部、２０２ａ、２０２ｂ・・・延在部、２０４ａ、２０４ｂ・・・グランドパターン、２１０〜２２８・・・回路部品、２３０〜２３６・・・発熱部品、３００・・・矩形基板。
【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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