JP2024176215A - 車載用電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】車載用電子機器が備える回路基板に半田付けされているフラッシュメモリを、コストの増加やスペースの増大を抑制しつつ長寿命化すること。
【解決手段】車載用電子機器（データ中継装置１）であって、筐体１０と、筐体１０に収容されている回路基板１１であって、フラッシュメモリ３２と、フラッシュメモリ３２より発熱量が多いＣＰＵ３０とが半田付けされている回路基板１１と、金属製の放熱部材１２であって、回路基板１１から離間している放熱部１７と、放熱部１７から延びており、ＣＰＵ３０に接触している第１の延伸部１８と、を有する放熱部材１２と、を備え、フラッシュメモリ３２が放熱部材１２に接触していない、車載用電子機器。
【選択図】図２

Description

本明細書で開示する技術は、車載用電子機器に関する。

筐体と、筐体に収容されている回路基板とを備える電子機器は、何らかの熱対策が求められることがある（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の電子機器は、天板とシールドケースとの間にスポンジ状部材からなる枠体を配置して風洞を構成し、ファンから導かれたシールドケース内の空気を、天板に開けた放熱孔まで導くようにしている。

特開２０００－３２３８７８号公報

電子機器の中には車両に搭載されるものがある。車両に搭載される電子機器（以下、車載用電子機器という）は、回路基板にフラッシュメモリが搭載されていることがある。回路基板にフラッシュメモリを搭載する場合、回路基板に設けたコネクタにフラッシュメモリを差し込むことによって搭載することも可能である。しかしながら、車載用電子機器の場合は車両の振動によってフラッシュメモリがコネクタから外れることが懸念されるため、一般に半田付けによって回路基板に固定されている。

フラッシュメモリは高温になるほど寿命が短くなることが知られている。フラッシュメモリがコネクタに差し込まれている場合はフラッシュメモリが寿命に至っても交換が容易であるが、車載用電子機器の場合はフラッシュメモリが半田付けされているので交換が容易ではない。
このため、車載用電子機器の場合は、フラッシュメモリの交換を不要にするために、フラッシュメモリに熱対策を施して長寿命化することが望まれる。この場合、前述した特許文献１に記載の電子機器のように筐体内にファンを設置することも考えられるが、一般に車載用電子機器はコストやスペースなどの観点でファンが搭載されていないことが多い。車両内には空気の流れが生じ難いので、車両内の空気の流れによってフラッシュメモリを冷却することも難しい。

本明細書では、車載用電子機器が備える回路基板に半田付けされているフラッシュメモリを、コストの増加やスペースの増大を抑制しつつ長寿命化する技術を開示する。

本開示に係る車載用電子機器は、車載用電子機器であって、筐体と、前記筐体に収容されている回路基板であって、フラッシュメモリと、前記フラッシュメモリより発熱量が多い第１の電子部品とが半田付けされている回路基板と、金属製の放熱部材であって、前記回路基板から離間している放熱部と、前記放熱部から延びており、前記第１の電子部品に接触している第１の延伸部と、を有する放熱部材と、を備え、前記フラッシュメモリが前記放熱部材に接触していない。

本開示によれば、車載用電子機器が備える回路基板に半田付けされているフラッシュメモリを、コストの増加やスペースの増大を抑制しつつ長寿命化できる。

図１は、実施形態１に係るデータ中継装置の斜視図である。 図２は、データ中継装置の断面図である。 図３は、回路基板の斜視図である。 図４は、放熱部材を下から見た斜視図である。 図５は、実施形態２に係るデータ中継装置の断面図である。 図６は、実施形態３に係るデータ中継装置の断面図である。 図７は、比較例に係る車載用電子機器の断面図である。

［本開示の実施形態の説明］
最初に本開示の実施態様を列挙して説明する。

（１）本開示に係る車載用電子機器は、筐体と、前記筐体に収容されている回路基板であって、フラッシュメモリと、前記フラッシュメモリより発熱量が多い第１の電子部品とが半田付けされている回路基板と、金属製の放熱部材であって、前記回路基板から離間している放熱部と、前記放熱部から延びており、前記第１の電子部品に接触している第１の延伸部と、を有する放熱部材と、を備え、前記フラッシュメモリが前記放熱部材に接触していない。

上記（１）に記載の車載用電子機器の効果を、図７に示す比較例を参照しつつ説明する。比較例に係る車載用電子機器４０１は金属製の放熱部材４１２を備えている。放熱部材４１２は回路基板４１１から離間して配されている放熱部４１７と、放熱部４１７から延びており、電子部品４３０に接触している延伸部４１８と、を有している。電子部品４３０はフラッシュメモリ４３２より発熱量が多い部品である。そして、比較例に係る車載用電子機器４０１では更に放熱部４１７からフラッシュメモリ４３２に向かって延伸部４１８が延びており、延伸部４１８がフラッシュメモリ４３２に接触している。

比較例に係る車載用電子機器４０１では、電子部品４３０の熱とフラッシュメモリ４３２の熱とが放熱部材４１２によって平準化される。言い換えると、電子部品４３０とフラッシュメモリ４３２との間で温度の負担を分担することにより、電子部品４３０の温度が大きく上昇することを抑制できる。この場合、電子部品４３０の温度は低下するが、フラッシュメモリ４３２の温度は上昇するという課題がある。

これに対し、上記（１）に記載の車載用電子機器によると、第１の電子部品は第１の延伸部を介して放熱部材に接触する一方、フラッシュメモリは放熱部材に接触しないので、第１の電子部品とフラッシュメモリとを放熱部材に接触させて温度を平準化する場合に比べ、フラッシュメモリの温度の上昇を抑制できる。このため、車載用電子機器が備える回路基板に半田付けされているフラッシュメモリを、コストの増加やスペースの増大を抑制しつつ長寿命化できる。

（２）上記（１）に記載の車載用電子機器であって、前記フラッシュメモリがシート状の断熱材で覆われていてもよい。

上記（２）に記載の車載用電子機器によると、フラッシュメモリがシート状の断熱材で覆われているので、第１の延伸部からの輻射熱によってフラッシュメモリの温度が上昇することを抑制できる。

（３）上記（１）又は（２）に記載の車載用電子機器であって、前記第１の延伸部の外周面にシート状の断熱材が巻かれていてもよい。

第１の延伸部に断熱材が巻かれていないと第１の延伸部からの輻射熱によってフラッシュメモリの温度が上昇する可能性がある。
上記（３）に記載の車載用電子機器によると、第１の延伸部の外周面に断熱材が巻かれているので、第１の延伸部からの輻射熱によってフラッシュメモリの温度が上昇することを抑制できる。

（４）上記（１）又は（２）に記載の車載用電子機器であって、前記放熱部と前記回路基板との間にシート状の断熱材が配されていてもよい。

放熱部と回路基板との間にシート状の断熱材が配されていないと、放熱部の熱によって筐体内の温度が上昇し、それによりフラッシュメモリの温度が上昇する可能性がある。
上記（４）に記載の車載用電子機器によると、放熱部と回路基板との間にシート状の断熱材が配されているので、筐体内の温度が上昇し難くなる。これによりフラッシュメモリの温度の上昇をより抑制できる。

（５）上記（１）又は（２）に記載の車載用電子機器であって、前記第１の電子部品は演算処理用の集積回路であってもよい。

一般に演算処理用の集積回路（ＩＣ：Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）は高温になる。
上記（５）に記載の車載用電子機器によると、演算処理用の集積回路は放熱部材に接触する一方、フラッシュメモリは放熱部材に接触しないので、フラッシュメモリの温度の上昇を抑制できる。

（６）上記（５）に記載の車載用電子機器であって、前記演算処理用の集積回路は、イーサネット（登録商標）通信のための演算処理を行うイーサネット通信用の集積回路であってもよい。
一般にイーサネット通信用の集積回路は高温になる。
上記（６）に記載の車載用電子機器によると、イーサネット通信用の集積回路は放熱部材に接触する一方、フラッシュメモリは放熱部材に接触しないので、フラッシュメモリの温度の上昇を抑制できる。

（７）上記（１）又は（２）に記載の車載用電子機器であって、前記回路基板に前記第１の電子部品より発熱量が少ない第２の電子部品が半田付けされており、前記放熱部材は、前記放熱部から延びている第２の延伸部であって、前記第２の電子部品に接触している第２の延伸部を有してもよい。

上記（７）に記載の車載用電子機器によると、第１の電子部品より発熱量が少ない第２の電子部品が第２の延伸部を介して放熱部材に接触しているので、第１の電子部品と第２の電子部品との間で温度が平準化されることにより、第１の電子部品の温度が大きく上昇することを抑制できる。
［本開示の実施形態の詳細］
以下に、本開示の実施形態について説明する。本開示はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

＜実施形態１＞
実施形態１を図１ないし図４によって説明する。以降の説明において上下方向、前後方向及び左右方向とは図１に示す上下方向、前後方向及び左右方向を基準とする。

図１を参照して、実施形態１に係る車載用電子機器としてのデータ中継装置１について説明する。データ中継装置１は通信プロトコルが異なる複数の車載ネットワーク間でデータを中継する装置である。データ中継装置１は例えばＣＧＷ－ＥＣＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｇａｔｅｗａｙ － Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）と称されている。
複数の車載ネットワークとしてはＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、ＬＩＮ（Ｌｏｃａｌ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、車載イーサネットなどが例示される。実施形態１に係るデータ中継装置１には少なくとも車載イーサネットが接続される。

図１に示すように、データ中継装置１は概ね箱状である。図２に示すように、データ中継装置１は筐体１０と、筐体１０に収容されている回路基板１１と、放熱部材１２とを備えている。
筐体１０は樹脂製であり、上側が開口している箱状のケース部１３と、ケース部１３の上側に固定されている蓋部１４とを有している。ケース部１３は上側から見て矩形状の底壁部１５と、底壁部１５の外周縁部から環状に立ち上がっている側壁部１６とを有している。

図２及び図３を参照して、回路基板１１の一例について説明する。図２に示すように、回路基板１１は底壁部１５と平行な姿勢で筐体１０に収容されている。図３に示すように、回路基板１１の上面にはＣＰＵ３０、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３１、及び、フラッシュメモリ３２が半田付けによって搭載されている。回路基板１１には他の部品も搭載されているが、他の部品は省略している。
ＣＰＵ３０はフラッシュメモリより発熱量が多い第１の電子部品、演算処理用の集積回路、及び、イーサネット通信用の集積回路の一例である。ＲＡＭ３１は第１の電子部品より発熱量が少ない第２の電子部品の一例である。

ＣＰＵ３０はイーサネット通信のための演算処理を行うイーサネット通信用のＣＰＵである。一般に車載イーサネットは通信速度が速いため、イーサネット通信用のＣＰＵ３０は単位時間当たりの演算処理量が多い。このため、一般にイーサネット通信用のＣＰＵ３０はフラッシュメモリ３２より発熱量が多い。
ＲＡＭ３１はＣＰＵ３０が各種のプログラムを実行するための主記憶装置である。

フラッシュメモリ３２は書き換え可能な不揮発性の半導体メモリである。フラッシュメモリ３２にはＣＰＵ３０によって実行される各種のプログラムやデータが記憶されている。フラッシュメモリ３２としてはＮＡＮＤ型のフラッシュＲＯＭ、ＮＯＲ型のフラッシュＲＯＭなどが例示される。ＮＡＮＤ型のフラッシュＲＯＭにはｅＭＭＣ（ｅｍｂｅｄｄｅｄ Ｍｕｌｔｉ Ｍｅｄｉａ Ｃａｒｄ）も含まれる。

図２を参照して、放熱部材１２について説明する。放熱部材１２は筐体１０の蓋部１４にネジやボルトなどで固定されている。放熱部材１２はアルミや銅などの金属製であり、回路基板１１から離間している放熱部１７と、放熱部１７から延びている第１の延伸部１８とを有している。放熱部１７は平板状の基板部１９と、基板部１９に一体に形成されている複数の放熱フィン２０とを有している。複数の放熱フィン２０は基板部１９の上面から互いに平行に立ち上がっている。

図２及び図４に示すように、第１の延伸部１８は上側から見てＣＰＵ３０と重なる位置に設けられている。図２に示すように、筐体１０の蓋部１４には第１の延伸部１８に対応する位置に開口２１が形成されている。第１の延伸部１８は蓋部１４の開口２１を通過して筐体１０の内部に挿入されており、下面がＣＰＵ３０の上面に接触している。このためＣＰＵ３０の熱が第１の延伸部１８を介して放熱部１７に伝達される。

第１の延伸部１８の外周面にはシート状の断熱材２２が巻かれている。断熱材２２は例えばフレキシブルエアロゲルである。シート状の断熱材２２は断熱性を有するものであればフレキシブルエアロゲルに限定されず、適宜に選択可能である。

放熱部１７と回路基板１１との間にはシート状の断熱材２３が配されている。断熱材２３は放熱部１７の基板部１９の下面（具体的には基板部１９の下面のうち第１の延伸部１８が形成されていない部分）に貼り付けられている。断熱材２３は基板部１９の下面ではなく蓋部１４の上面に貼り付けられていてもよい。あるいは、断熱材２３は基板部１９の下面及び蓋部１４の上面のどちらにも貼り付けられておらず、基板部１９の下面と蓋部１４の上面とに挟持されているだけでもよい。第１の延伸部１８に巻かれている断熱材２２と基板部１９の下面に貼り付けられている断熱材２３とは種類が異なってもよい。

放熱部１７は、上側から見てフラッシュメモリ３２と重なる位置に延伸部が設けられていない。このためフラッシュメモリ３２は放熱部材１２に接触していない。
図２及び図３に示すように、フラッシュメモリ３２はシート状の断熱材２４で上から覆われている。断熱材２４は上側から見てフラッシュメモリ３２の形状よりも一回り大きい形状である。断熱材２４の種類も断熱材２２や断熱材２３と異なっていてもよい。

（２）実施形態の効果
実施形態１に係るデータ中継装置１によると、ＣＰＵ３０は第１の延伸部１８を介して放熱部材１２に接触する一方、フラッシュメモリ３２は放熱部材１２に接触しないので、ＣＰＵ３０とフラッシュメモリ３２とを放熱部材１２に接触させて温度を平準化する場合に比べ、フラッシュメモリ３２の温度の上昇を抑制できる。このため、データ中継装置１が備える回路基板１１に半田付けされているフラッシュメモリ３２を、コストの増加やスペースの増大を抑制しつつ長寿命化できる。

データ中継装置１によると、フラッシュメモリ３２がシート状の断熱材２４で覆われているので、第１の延伸部１８からの輻射熱によってフラッシュメモリ３２の温度が上昇することを抑制できる。

データ中継装置１によると、第１の延伸部１８の外周面に断熱材２２が巻かれているので、第１の延伸部１８からの輻射熱によってフラッシュメモリ３２の温度が上昇することを抑制できる。

データ中継装置１によると、放熱部１７と回路基板１１との間にシート状の断熱材２３が配されているので、筐体１０内の温度が上昇し難くなる。これによりフラッシュメモリ３２の温度の上昇をより抑制できる。

データ中継装置１によると、フラッシュメモリ３２より発熱量が多い第１の電子部品はＣＰＵ３０である。データ中継装置１によると、ＣＰＵ３０は放熱部材１２に接触する一方、フラッシュメモリ３２は放熱部材１２に接触しないので、フラッシュメモリ３２の温度の上昇を抑制できる。

データ中継装置１によると、ＣＰＵ３０はイーサネット通信用のＣＰＵである。データ中継装置１によると、イーサネット通信用のＣＰＵ３０は放熱部材１２に接触する一方、フラッシュメモリ３２は放熱部材１２に接触しないので、フラッシュメモリ３２の温度の上昇を抑制できる。

＜実施形態２＞
図５を参照して、実施形態２に係るデータ中継装置２０１について説明する。データ中継装置２０１の放熱部材２１２は、放熱部１７から延びている第２の延伸部２１８を有している。第２の延伸部２１８の下面はＲＡＭ３１に接触している。第２の延伸部２１８の外周面にもシート状の断熱材２２が巻かれている。
実施形態２に係るデータ中継装置２０１はその他の点において実施形態１に係るデータ中継装置１と実質的に同一である。

実施形態２に係るデータ中継装置２０１によると、ＣＰＵ３０より発熱量が少ないＲＡＭ３１が第２の延伸部２１８に接触しているので、ＣＰＵ３０とＲＡＭ３１との間で温度が平準化されることにより、ＣＰＵ３０の温度が大きく上昇することを抑制できる。一般にＲＡＭ３１は高温になっても寿命が短くなり難いので、平準化によってＲＡＭ３１の温度が上昇してもＲＡＭ３１の寿命は短くなり難い。

＜実施形態３＞
図６を参照して、実施形態３に係るデータ中継装置３０１について説明する。データ中継装置３０１は実施形態１の蓋部１４を備えていない。実施形態３に係るデータ中継装置３０１はその他の点において実施形態１に係るデータ中継装置１と実質的に同一である。

実施形態３に係るデータ中継装置１によると、蓋部１４を備えていないのでデータ中継装置１の構成を簡素にできる。

＜他の実施形態＞
本明細書によって開示される技術は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本明細書によって開示される技術的範囲に含まれる。

（１）上記実施形態では車載用電子機器としてデータ中継装置１（ＣＧＷ－ＥＣＵ）を例示したが、車載用電子機器はこれに限定されない。例えば、車載用電子機器はエンジン制御用のＥＣＵでもよいし、変速制御用のＥＣＵでもよいし、ブレーキ制御用のＥＣＵでもよい。車載用電子機器はＥＣＵ以外の電子機器であってもよい。

（２）上記実施形態では演算処理用の集積回路としてＣＰＵ３０を例示したが、演算処理用の集積回路はＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）でもよいし、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）でもよいし、マイクロコンピュータ（所謂マイコン）でもよい。マイコンはＣＰＵ、ＲＡＭ、フラッシュメモリなどが１チップ化された集積回路である。一般にマイコンのフラッシュメモリは小容量であるので、マイコンとは別に大容量のフラッシュメモリが回路基板１１に搭載されることが多い。その場合はマイコンを放熱部材１２に接触させる一方、マイコンとは別に搭載されているフラッシュメモリは放熱部材１２に接触させないことにより、マイコンとは別に搭載されているフラッシュメモリを長寿命化できる。

（３）上記実施形態では第１の延伸部１８の下面がＣＰＵ３０に直に接触している場合を例示した。これに対し、第１の延伸部１８の下面はサーマルパッド、熱伝導グリス、熱伝導性を有する接着剤（例えば熱伝導性を有する二液接着剤）などを介して間接的にＣＰＵ３０に接触してもよい。

（４）上記実施形態では放熱部１７が基板部１９と複数の放熱フィン２０とを有している場合を例示したが、放熱部１７は放熱フィン２０を有していなくてもよい。すなわち放熱部１７は基板部１９だけで構成されてもよい。

（５）上記実施形態では筐体１０が樹脂製である場合を例示したが、筐体１０は金属製であってもよい。

（６）上記実施形態では第２の電子部品としてＲＡＭ３１を例示したが、第２の電子部品は第１の電子部品より発熱量が少ない電子部品であればＲＡＭ３１に限定されない。例えば、第２の電子部品は電源ＩＣでもよいし、ＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）でもよい。

（７）上記実施形態では第１の延伸部１８や第２の延伸部２１８が回路基板１１に向かって真っ直ぐ伸びている場合を例示したが、これらは曲がりながら延びていてもよい。

１： データ中継装置（車載用電子機器の一例）
１０： 筐体
１１： 回路基板
１２： 放熱部材
１３： ケース部
１４： 蓋部
１５： 底壁部
１６： 側壁部
１７： 放熱部
１８： 第１の延伸部
１９： 基板部
２０： 放熱フィン
２１： 開口
２２： 断熱材
２３： 断熱材
２４： 断熱材
３０： ＣＰＵ（第１の電子部品、演算処理用の集積回路、及び、イーサネット通信用の集積回路の一例）
３１： ＲＡＭ（第２の電子部品の一例）
３２： フラッシュメモリ
２０１： データ中継装置
２１２： 放熱部材
２１８： 第２の延伸部
３０１： データ中継装置
４０１： 車載用電子機器
４１１： 回路基板
４１２： 放熱部材
４１７： 放熱部
４１８： 延伸部
４３０： 電子部品
４３２： フラッシュメモリ

Claims (7)

1. 車載用電子機器であって、
   筐体と、
   前記筐体に収容されている回路基板であって、フラッシュメモリと、前記フラッシュメモリより発熱量が多い第１の電子部品とが半田付けされている回路基板と、
   金属製の放熱部材であって、前記回路基板から離間している放熱部と、前記放熱部から延びており、前記第１の電子部品に接触している第１の延伸部と、を有する放熱部材と、
   を備え、
   前記フラッシュメモリが前記放熱部材に接触していない、車載用電子機器。
2. 請求項１に記載の車載用電子機器であって、
   前記フラッシュメモリがシート状の断熱材で覆われている、車載用電子機器。
3. 請求項１又は請求項２に記載の車載用電子機器であって、
   前記第１の延伸部の外周面にシート状の断熱材が巻かれている、車載用電子機器。
4. 請求項１又は請求項２に記載の車載用電子機器であって、
   前記放熱部と前記回路基板との間にシート状の断熱材が配されている、車載用電子機器。
5. 請求項１又は請求項２に記載の車載用電子機器であって、
   前記第１の電子部品は演算処理用の集積回路である、車載用電子機器。
6. 請求項５に記載の車載用電子機器であって、
   前記演算処理用の集積回路は、イーサネット通信のための演算処理を行うイーサネット通信用の集積回路である、車載用電子機器。
7. 請求項１又は請求項２に記載の車載用電子機器であって、
   前記回路基板に前記第１の電子部品より発熱量が少ない第２の電子部品が半田付けされており、
   前記放熱部材は、前記放熱部から延びている第２の延伸部であって、前記第２の電子部品に接触している第２の延伸部を有する、車載用電子機器。

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