JP2005294703A - 制御ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】回路基板上の複数の電子部品の発熱量が異なる場合に、簡単な放熱構造で、発熱量が多い電子部品でも少ない電子部品でも良好に放熱できる制御ユニットを提供することである。
【解決手段】制御ユニットは、少なくとも二つの収容空間を区画している絶縁性のケース１０と、ケースの第１収容空間３１内に収容され比較的発熱量が多い第１電子部品２７、及び第２収容空間３２内に収容され比較的発熱量が少ない第２電子部品２８，２９が搭載された一つの回路基板２５と、第１収容空間に充填され第１電子部品を覆っている比較的放熱性が大きい第１樹脂部３６と、第２収容空間に充填され第２電子部品を覆っている比較的放熱性が小さい第２樹脂部３７と、から成る。
【選択図】図２

Description

本発明は、ケース内に回路基板が収容され、回路基板に搭載された電子部品の周りに樹脂が充填されて成る制御ユニットに関する。

電気機器を制御する制御ユニットは、電子部品が搭載された回路基板が絶縁性のケース内に収容されて成る。電気機器を作動させるために電子部品に電流を流すと発熱し、所定温度以上の状態が所定時間以上続くと、電子部品が作動不良又は故障するおそれがある。そのため、電子部品の温度上昇を抑制すべく、種々の放熱手段により放熱している。

たとえば二つの群の電子部品の一方と他方とで発熱量が異なることがあり、この場合は放熱手段にも工夫が必要となる。図４に示した従来の車両用電子装置では絶縁性のケース（筺体）１００に回路基板１０２が支持、収容され、その上面に第１電子部品１０４及び第２電子部品１０６が搭載されている。

ここで、第１電子部品１０４の発熱量は第２電子部品１０６のそれよりも多い。それに応じて、第１電子部品１０４に取り付けられた第１放熱板１１０は、第２電子部品１０６に取り付けられた第２放熱板１１２よりも表面積が大きく、しかもその一部がケース１００に接触している。そして、第１電子部品１０４及び第２電子部品１０６の周りに樹脂部１１６が形成されている。
特開平１１−２２０２６４号公報

上記従来の電子装置では、放熱手段として第１放熱板１１０及び第２放熱部１１２と、樹脂部１１６とを設けており、部品点数が多く構造が複雑になっている。また、第１放熱板１１０の放熱性を第２放熱板１１２のそれよりも大きくするための表面積や形状の選定は容易でない。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、回路基板上の複数の電子部品の発熱量が異なる場合に、少ない部品点数及び簡単な構造で、発熱量が多い電子部品でも少ない電子部品でも良好に放熱できる制御ユニットを提供することを目的とする。

本願の発明者は、放熱手段は樹脂部のみとした上で、樹脂部の放熱性を電子部品の発熱量に応じて選択することを思い付いて、本発明を完成した。
（１）本願の第１発明による制御ユニットは、請求項１に記載したように、少なくとも二つの収容空間を区画している絶縁性のケースと、ケースの第１収容空間内に収容され比較的発熱量が多い第１電子部品、及び第２空間内に収容され比較的発熱量が少ない第２電子部品が搭載された一つの回路基板と、第１収容空間に充填され第１電子部品を覆っている比較的放熱性が大きい第１樹脂部と、第２収容空間に充填され第２電子部品を覆っている比較的放熱性が小さい第２樹脂部と、から成る。

この制御ユニットにおいて、発熱量が多い第１電子部品の発熱はこれを覆っている放熱せいた大きい第１樹脂部で放熱し、発熱量が少ない第２電子部品の発熱はこれを覆っている放熱性が小さい第２樹脂部で放熱する。

なお、特開平１１−３０７９６８号公報に開示された電子制御装置の放熱構造、特にその図４に開示された実施例では、放熱板一体型収納ケースの放熱板を仕切りとして利用している。仕切りにより収納空間を複数の小空間に仕切り、複数の小空間のうち発熱量が多い電子部品を収納する小空間には樹脂を充填するが、発熱量が少ない電子部品を収納する小空間には樹脂を充填しない。この点で、全ての小空間にも樹脂を充填する本発明とは異なる。

請求項２の制御ユニットは、請求項１において、第１樹脂部は軟質樹脂及びフィラから成り、第２樹脂部は軟質樹脂から成る。請求項３の制御ユニットは、請求項２において、第１樹脂部の体積は第２樹脂部の体積よりも小さい。
（２）第２発明による制御ユニットは、請求項４に記載したように、仕切りにより仕切られた少なくとも二つの収容空間を備えた絶縁性のケースと、ケースの第１収容空間に収容され比較的発熱量が多い第１電子部品が搭載された第１回路基板と、第１収容空間に充填され第１電子部品を覆っている比較的放熱性が大きい第１樹脂部と、ケースの第２収容空間に収容され比較的発熱量が少ない第２発熱体が搭載された第２回路基板と、第２収容空間に充填され第２電子部品を覆っている比較的放熱性が小さい第２樹脂部とから成る。

この制御ユニットにおいて、第１回路基板上の発熱量が多い第１電子部品の発熱はこれを覆っている放熱性が大きい第１樹脂部で放熱し、第２回路基板上の発熱量が少ない第２電子部品の発熱はこれを覆っている放熱性が小さい第２樹脂部で放熱する。

請求項５の制御ユニットは、請求項４において、前記第１樹脂部は軟質樹脂及びフィラから成り、前記第２樹脂部は軟質樹脂から成る。請求項６の制御ユニットは、請求項５において、第１樹脂部の体積は第２樹脂部の体積よりも小さい。

第１発明にかかる制御ユニットによれば、同一の回路基板上に搭載された第１電子部品及び第２電子部品の発熱が第１樹脂部及び第２樹脂部のみで良好に放熱されるので、金属製の放熱板は不要となり、構造が簡単にできる。また、第１樹脂部及び第２樹脂部の放熱性は第１電子部品及び第２電子部品の発熱量に対応させているので、第１樹脂部でも第２樹脂部でも放熱が不十分となる心配はない。

請求項２及び３の制御ユニットによれば、発熱量の多き第１電子部品はフィラ入りの第１樹脂部で覆っているので、良好に放熱できる。第１収容空間の容積は小さいので、フィラの混合による重量の増加は殆ど問題にならない。

また、第２発明にかかる制御ユニットによれば、第１回路基板上に第１電子部品が搭載され、第２回路基板上に第２電子部品が搭載された制御ユニットにおいて、基本的に第１発明と同様の効果が得られる。請求項５及び６の制御ユニットによれば、基本的に請求項２及び３と同様の効果が得られる。

＜制御ユニット＞
本発明の制御ユニットは電気機器（たとえばＤＣモータ、スタータモータ等）の作動を制御するもので、ケース、電子部品が搭載された回路基板、樹脂部などから成る。
＜ケース＞
ケース（筐体）は回路基板上の電子部品を周辺の機器から絶縁するとともに、内部で発生する熱の放散等を行うものであり、電気絶縁性の材料（例えばＰＢＴ）から成る。

一般に箱形状を持ち、少なくとも一つの壁部分が開口し、それ以外の壁部分が収容空間を区画している。

一つの壁部分から対向する壁部分に向って、又は対向する一対の壁部分間に少なくとも一つの仕切りが形成され、収容空間を二つ以上の小空間に区画している。仕切りが一つの場合二つの小空間（第１収容空間、第２収容空間）が区画され、仕切りが二つの場合三つの小空間が区画されることになる。仕切りの位置、個数は回路基板及び電子部品の形状や、電子部品の大きさ及び個数等を考慮して決める。複数の小空間の大きさ、形状は同じでも、異なっても良い。比較的小さい小空間に発熱量が多い電子部品を収容し、比較的大きい小空間に発熱量が少ない電子部品を収容することが、軽量化等の点から望ましい。
＜回路基板、電子部品＞
回路基板の形状はケースとの関係で決まり、電子部品の種類、大きさ、個数などは制御ユニットの用途、機能により決まる。電子部品は例えばパワートランジスタ、ＦＥＴ、トランス、抵抗等であり、少なくとも第１電子部品と第２電子部品とを含む。電子部品は回路基板の表面のみ、又は表面及び裏面に搭載される。

本発明では第１収容空間に収容される第１電子部品と第２収容空間に収容される第２電子部品とは発熱量が異なり、前者が後者よりも多いことが前提である。発熱量が異なる電子部品が三つ以上の場合も、二つの場合と同じ考えに従う。
＜放熱樹脂部＞
放熱樹脂部を構成する複数の樹脂部は異なる放熱性を持つ。ケースの第１収容空間に充填された第１樹脂部と、第２収容空間に充填された第２樹脂部とは放熱性が異なる。異なる放熱性を実現するためには、いくつかのやり方が考えられる。第１タイプでは、第１樹脂部は軟質樹脂にフィラを混合して形成し、第２樹脂部は軟質樹脂のみで形成する。軟質樹脂の材質は例えばウレタン樹脂、エポキシ樹脂であり、フィラとしてはシリカ、アルミナ等を採用できる。

第２タイプでは、第１樹脂部及び第２樹脂部とも軟質樹脂にフィラを混合して形成するが、フィラの混合率を変える（第１樹脂部へのフィラの混合量を第２樹脂部へのそれよりも多くする）。第１タイプでも第２タイプでも、フィラの混合量は５から８０重量％の間で選択できる。第３タイプでは、フィラを混合することなく、軟質樹脂の材質を変える。

放熱樹脂部は電子部品の発熱を放熱するものであるので、電子部品が搭載された回路基板の表面及び／又は裏面の特定領域を覆うように、収容空間内に充填される。

以下、本発明の実施例を添付図面を参照しつつ説明する。
＜第１実施例＞
（構成）
図１及び図２に示すように、制御ユニットはケース１０、回路基板２５及び樹脂部３５から成る。このうち、ケース１０はアルミニウム製で、一方側面が開口した扁平な箱形状を持つ。上壁部１２及び下壁部１３と、左側壁部１５及び右側壁部１６と、端壁部１８とにより扁平な矩形状の収容空間１９が区画されている。

左側壁部１５の内面及び右側壁部１６の内面には、高さ方向の中間部よりも少し下方寄りの全長にわたって所定の高さ及び深さを持つ側溝１５ａ及び１６ａが形成されている。

上壁部１２の下面には左右方向（幅方向）の中間部よりも左側壁部１５寄りに仕切り２０が形成されている。仕切り２０は上壁部１２の全長にわたって形成され、一定幅を持ち、その下端の高さは側溝１５ａ及び１６ａに対応している。

回路基板２５は薄板矩形状を持ち、左側縁が左側溝１５ａに、右側縁が右側溝１６ａに挿入、支持されている。回路基板２５の表面（上面）及び裏面（下面）には所定の回路パターンが形成され、表面に電子部品２７，２８及び２９が搭載されている。回路基板２５の左端部２６ａに搭載された左側電子部品（たとえばＦＥＴ）２７は発熱量が小さく、中間部２６ｂ及び右端部２６ｃに搭載された中間電子部品２８及び右側電子部品２９（たとえば制御回路）は発熱量が大きい。上記仕切り２０が左側電子部品２７と中間電子部品２８及び右側電子部品２９の間に位置し、下端が回路基板２５の表面近くまで延びている。

上壁部１２の左端部１２ａと、左側壁部１５及び端壁部１８の上半分１５ｂ等と、仕切り２０と、回路基板２５の左端部２６ａとで区画された所定幅、所定高さ及び所定長さ（奥行き）の上方左側室３１に上方左側樹脂部３６が充填されている。この上方左側樹脂部３６はウレタン樹脂を４３重量％、フィラを５７重量％混合して成り、左側電子部品２７を覆っている。

また、上壁部１２の中間部１２ｂ及び右端部１２ｃと、右側側壁部１６及び端壁部１８の上半分１６ｂ等と、仕切り２０と、回路基板２５の中間部２６ｂ及び右端部２６ｃとで区画された、上方左側室３１よりも大きな所定幅の上方右側室３２に上方右側樹脂部３７が充填されている。この上方右側樹脂部３７はウレタン樹脂から成り、中間電子部品２８及び右側電子部品２９を覆っている。更に、下壁部１３と、左側壁部１５、右側壁部１６及び端壁部１８の下半分１５ｃ等と、回路基板２５とで区画された、薄くて長い下方室３３にウレタン樹脂から成る下方樹脂部３８が充填されている。
（組み付け）
この制御ユニットの組付け時は、予め電子部品２７から２９が搭載された回路基板２５を、ケース１０の開口側から左側壁部１５及び及び右側壁部１６の側溝１５ａ及び１６ａに挿入する。すると、収容空間１９が上方左側室３１、上方右側室３２及び下方室３３に区画され、左側電子部品２７が上方左側室３１に収容され、中間電子部品２８及び右側電子部品２９が上方右側室３２に収容される。

次に、上方左側室３１にフィラ入りの溶融ウレタン樹脂を注入し、硬化させると上方左側樹脂部３６になる。上方右側室３２及び下方室３３に溶融ウレタン樹脂を注入し、硬化させると、上方右側樹脂部３７及び下方樹脂部３８となる。
（作用）
この制御ユニットは自動二輪車において、モータを制御するために使用される。作動時は電子部品２７から２９が発熱し、左側電子部品２７の発熱量が比較的多く、中間電子部品２８及び右側電子部品２９の発熱量は比較的少ない。左側電子部品２７の多い発熱は、上方左側樹脂部３６及びケース１０により放熱され、中間電子部品２８及び右側電子部品２９の少ない放熱は上方右側樹脂部３７及びケース１０により放熱される。電子部品２７から２９の放熱は少しではあるが下方樹脂部３８からも放熱される。
（効果）
この制御ユニットによれば、上方左側樹脂部３６はウレタン樹脂にフィラを混合し放熱性に優れているので、左側電子部品２７の多い発熱を良好に放熱できる。中間電子部品２８及び右側電子部品２９の放熱量は少ないので、ウレタン樹脂から成る上方右側樹脂部３７での放熱が不十分となることはない。こうして、前記従来例のような放熱板を設けることなく樹脂部３５のみで放熱が達成され、少ない部品点数でしかも簡単な構造で、電子部品２７から２９の限度以上の温度上昇を防止することができた。

また、フィラ入りの上方左側樹脂部３６はウレタン樹脂のみから成る上方右側樹脂部３７に比べて単位体積当たりの重量が重いが、上方左側空間３１の容積は小さいので、重量の増加は殆ど問題にならない。加えて、ケース１０に仕切り２０を形成したので、この仕切り２０の体積分、上方左側樹脂部３６体積が少なくなり、重量が軽くできる。
＜第２実施例＞
（構成）
図３に示す第２実施例は、ケースの収容空間が仕切りより完全に二分されている点が第１実施例とは異なり、その他の構成は同じである。以下、異なる構成を中心に説明する。

ケース５０の上壁部１２の下面から下壁部１３の上面にかけて、左右方向（幅方向）で中間部よりも左側壁部１５寄りに仕切り５５が形成され、左側収容空間５６ａ及び右側収容空間５６ｂを区画している。仕切り５５は上壁部１２及び下壁部１３の全長にわたって形成され、その左側面及び右側面に側溝５７及び５８が形成されている。

左側収容空間５６ａに収容された左側回路基板６０は小さな薄板矩形状を持ち、左側縁が左側壁部１５の側溝１５ａに、右側縁が仕切り５５の側溝５７に挿入、支持されている。左側回路基板６０の表面に比較的発熱量の多い電子部品６２が搭載されている。右側収容空間５６ｂに収容された右側回路基板６５は大きな薄板矩形状を持ち、左側縁が仕切り５５の側溝５８に、右側縁が右側壁部１６の側溝１６ａに挿入、支持されている。右側回路基板６５の表面に比較的発熱量が少ない中間電子部品６６及び右側電子部品６７が搭載されている。

上壁部１２、下壁部１３及び端壁部１８の左端部と、左側壁部１５と、仕切り５５と、左側回路基板６０とで、左側回路基板６０の上方及び下方にそれぞれ上方左側空間７１及び下方左側空間７４が形成されている。上方左側空間７１に上方左側樹脂部７２が充填され、下方左側空間７４に下方左側樹脂部７５が充填されている。上方左側樹脂部７２及び左側下方樹脂部７５はウレタン樹脂を４３重量％、フィラを５７重量％混合して成る。

上壁部１２、下壁部１３及び端壁部１８の中間部及び右端部と、右側壁部１６と、仕切り５５と、右側回路基板６５とで、右側回路基板６５の上方及び下方にそれぞれ上方右側空間７７及び下方右側空間８１が形成されている。上方右側空間７７に充填された上方右側樹脂部７９、及び下方右側空間８１に充填された下方右側樹脂部８２は、何れもウレタン樹脂から成る。

この制御ユニットの組付け時は、左側収容空間５６ａに左側回路基板６０を挿入し左側樹脂部７２及び７４を充填するとともに、右側収容空間５６ｂに右側回路基板６５を挿入し右側樹脂部７７及び８１を充填する。

この制御ユニットによれば、上記第１実施例の効果に加えて、以下の特有の効果が得られる。まず、左側回路基板６０の発熱が放熱性が大きい下方左側樹脂部７５からも積極的に放熱される。また、仕切り５５が上壁部１２から下壁部１３まで延びているので、樹脂の注入時に左方樹脂部７２及び７４と右方樹脂部７７及び８１とが混合しない。

本発明の第１実施例を示す斜視図である。 同じく正面断面図である。 第２実施例を示す正面断面図である。 従来例を示す正面断面図である。

符号の説明

１０：ケース １２：上壁部
１３：下壁部 １５，１６：側壁部
２０：仕切り ２５：回路基板
２７：第１電子部品 ２８，２９：第２電子部品
３１：第１収容空間 ３２：第２収容空間
３６：第１樹脂部 ３７：第２樹脂部

Claims (6)

1. 少なくとも二つの収容空間を区画している絶縁性のケースと、
   前記ケースの第１収容空間内に収容され比較的発熱量が多い第１電子部品、及び第２空間内に収容され比較的発熱量が少ない第２電子部品が搭載された一つの回路基板と、
   前記第１収容空間に充填され前記第１電子部品を覆っている比較的放熱性が大きい第１樹脂部と、
   前記第２収容空間に充填され前記第２電子部品を覆っている比較的放熱性が小さい第２樹脂部と、
   から成ることを特徴とする制御ユニット。
2. 前記第１樹脂部は軟質樹脂及びフィラから成り、前記第２樹脂部は軟質樹脂から成る請求項１に記載の制御ユニット。
3. 前記第１樹脂部の体積は前記第２樹脂部の体積よりも小さい請求項２に記載の制御ユニット。
4. 仕切りにより仕切られた少なくとも二つの収容空間を備えた絶縁性のケースと、
   前記ケースの第１収容空間に収容され比較的発熱量が多い第１電子部品が搭載された第１回路基板と、
   前記第１収容空間に充填され前記第１電子部品を覆っている比較的放熱性が大きい第１樹脂部と、
   前記ケースの第２収容空間に収容され比較的発熱量が少ない第２発熱体が搭載された第２回路基板と、
   前記第２収容空間に充填され前記第２電子部品を覆っている比較的放熱性が小さい第２樹脂部と、
   から成ることを特徴とする制御ユニット。
5. 前記第１樹脂部は軟質樹脂及びフィラから成り、前記第２樹脂部は軟質樹脂から成る請求項４に記載の制御ユニット。
6. 前記第１樹脂部の体積は前記第２樹脂部の体積よりも小さい請求項５に記載の制御ユニット。

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