JP7372810B2 - electronic control unit - Google Patents
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Description
本発明は、車両に搭載可能な電子制御装置に関する。 The present invention relates to an electronic control device that can be mounted on a vehicle.
車載電子制御装置の高機能化により電子部品の発熱量が増加している。また、自動運転システム等では、電子部品間の高速伝送の必要性から、電子部品間の近接した配置が必要である。発熱電子部品は、通常、筐体等に設けられた放熱ブロックに放熱部材を介して熱的に接続し、放熱することが一般的である。また、車載電子制御装置の軽量化の観点から、高熱伝導樹脂を例とした材料を筐体に用いた車載電子制御装置の開発が進んでいる。上記材料を筐体に用いた車載電子制御装置において、複数の発熱電子部品を近接して配置する場合は、発熱電子部品の熱を放熱させる放熱ブロックに配置された複数の発熱電子部品間で熱干渉による各発熱電子部品の温度上昇がある。発熱電子部品間の熱干渉を抑制するため、特許文献1では、基板に単数孔を形成し、熱干渉を抑制する構造が提案されている。
As in-vehicle electronic control devices become more sophisticated, the amount of heat generated by electronic components is increasing. Furthermore, in automatic driving systems and the like, it is necessary to arrange electronic components close to each other due to the need for high-speed transmission between electronic components. Heat-generating electronic components are generally thermally connected to a heat-radiating block provided in a housing or the like via a heat-radiating member to radiate heat. Furthermore, from the perspective of reducing the weight of in-vehicle electronic control devices, development of in-vehicle electronic control devices using materials such as high heat conductive resin for the housing is progressing. In an in-vehicle electronic control device that uses the above materials for the housing, when multiple heat-generating electronic components are placed in close proximity, the heat generated by the heat-generating electronic components placed in the heat radiation block that radiates the heat from the heat-generating electronic components may be reduced. The temperature of each heat generating electronic component increases due to interference. In order to suppress thermal interference between heat-generating electronic components,
軽量化の観点から筐体に高熱伝導樹脂を例とした材料を用いた車載電子制御装置においては、近接して配置された発熱電子部品間で熱干渉が発生し、金属筐体を用いていた場合に比べ電子部品温度が上昇する。 In order to reduce weight, in-vehicle electronic control units use materials such as high heat conductive resin for their housings, but thermal interference occurs between heat-generating electronic components that are placed close to each other, so metal housings have been used. The temperature of electronic components will rise compared to when
そこで、電子部品が搭載される基板上での熱干渉による発熱部品の温度上昇の抑制が求められている。このような温度上昇を抑制するために、特許文献1に開示された構造を採用した場合、単数孔部で熱干渉を抑制しているため、電子部品間での配線経路が不可能になったり長くなったりし、発熱電子部品間の信号の高速伝送に支障をきたす。
Therefore, there is a need to suppress the temperature rise of heat-generating components due to thermal interference on the board on which electronic components are mounted. In order to suppress such a temperature rise, when the structure disclosed in
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、その目的は、隣接する電子部品間の配線長の増大を抑制しつつ、電子部品間での熱干渉を抑制可能な電子制御装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to provide an electronic control device that can suppress thermal interference between electronic components while suppressing an increase in wiring length between adjacent electronic components. There is a particular thing.
上記目的を達成するため、第1の観点に係る電子制御装置は、第1電子部品と第2電子部品とが隣接して実装されている回路基板と、前記回路基板を固定する筐体と、前記回路基板に設けられ、前記回路基板に比べて熱伝導率が小さな低熱伝導部を備え、前記低熱伝導部は、前記第1電子部品の実装領域と前記第2電子部品の実装領域との間の中間領域に離散的に配置されている。 To achieve the above object, an electronic control device according to a first aspect includes: a circuit board on which a first electronic component and a second electronic component are mounted adjacent to each other; a casing for fixing the circuit board; The circuit board includes a low heat conduction part having a lower thermal conductivity than the circuit board, and the low heat conduction part is between a mounting area of the first electronic component and a mounting area of the second electronic component. are arranged discretely in the middle region of .
本発明によれば、隣接する電子部品間の配線長の増大を抑制しつつ、電子部品間での熱干渉を抑制することができる。 According to the present invention, it is possible to suppress thermal interference between electronic components while suppressing an increase in wiring length between adjacent electronic components.
実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下に説明する実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている諸要素およびその組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。 Embodiments will be described with reference to the drawings. The embodiments described below do not limit the claimed invention, and all of the elements and combinations thereof described in the embodiments are essential to the solution of the invention. Not necessarily.
なお、以下の説明では、電子制御装置として、車両に搭載される車載電子制御装置を例にとる。
図1は、第1実施形態に係る車載電子制御装置の構成を分解して示す斜視図である。
図1において、車載電子制御装置1は、回路基板12と、筐体10を備える。筐体10は、ベース13とカバー14を含む。
In the following description, an on-vehicle electronic control device mounted on a vehicle will be taken as an example of the electronic control device.
FIG. 1 is an exploded perspective view showing the configuration of a vehicle-mounted electronic control device according to a first embodiment.
In FIG. 1 , an on-vehicle
回路基板12には、電子部品11a~11cが実装されている。電子部品11a~11cは、例えば、半導体素子などの発熱電子部品である。電子部品11a~11cは、例えば、半導体チップが封止されたパッケージの状態で回路基板12に実装することができる。このパッケージは、例えば、SOP(Small Outline Package)、QFP(Quad Flat Package)またはBGA(Ball grid array)である。
ここで、電子部品11a、11bは、互いに隣接して回路基板12に実装されている。なお、電子部品11a、11bの発熱量は、互いに異なっていてもよい。電子部品11aは、例えば、マイクロコンピュータ、電子部品11bは、例えば、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)である。
Here, the
回路基板12には、電子部品11a~11cの他、電子回路を形成する抵抗およびコンデンサなどの受動部品が、はんだ等の導電接続材料を用いて、回路基板12の片面あるいは両面に電気的に接続される。
On the
また、回路基板12には、コネクタ15が実装されている。コネクタ15は、回路基板12と外部とを電気的に接続する。コネクタ15は、回路基板12の端部に配置することができる。コネクタ15の本体には、所要本数のピン端子15aが圧入等により挿着されている。コネクタ15は、ピン端子15aが回路基板12にはんだ付けあるいは圧入されることにより、回路基板12と電気的に接合される。
Further, a
回路基板12は、N(Nは2以上の整数)個の貫通穴12cを備える。N個の貫通穴12cは、電子部品11aの実装領域と電子部品11bの実装領域との間の中間領域RM1に配置されている。このとき、N個の貫通穴12は、中間領域RM1からはみ出さない位置に配置することができる。貫通穴12cの平面形状は、必ずしも丸形に限定されることなく、楕円形であってもよいし、矩形であってもよいし、多角形であってもよい。
The
N個の貫通穴12cは、回路基板12に比べて熱伝導率が小さな低熱伝導部として用いることができる。このとき、低熱伝導部は、電子部品11aの実装領域と電子部品11bの実装領域との間の中間領域RM1に離散的に配置される。ここで、N個の貫通穴12cは、電子部品11a、11b間の熱干渉の抑制による温度下降効果が、回路基板12の放熱性低下による温度上昇効果を上回る位置に配置することができる。このとき、電子部品11a、11bの部品温度が150℃以下になるようにN個の貫通穴12cを配置することができる。
The N through-
貫通穴12cの形成方法は、打ち抜き、ドリル加工、レーザ加工または化学的なエッチング法などの方法を単独で用いてもよいし、これらの方法を組み合わせて用いてもよい。なお、貫通穴12cが回路基板12に形成されれば、上記の形成方法に限らない。
The through
また、回路基板12は、ねじ穴12dを備える。ねじ穴12dは、締結部材の一例としてのねじ22を挿入可能である。ねじ穴12dは、回路基板12の四隅に配置することができる。
Further, the
回路基板12は、例えば、熱硬化性樹脂とガラスクロスと回路パターンが形成された金属配線からなる積層配線基板、セラミクスと金属配線からなる基板またはポリイミドなどのフレキシブル基板などを用いることができる。
The
筐体10は、回路基板12を固定する。このとき、回路基板12は、ベース13に固定される。ベース13は、回路基板12をベース13上に支持する枠材13aを備える。枠材13aの四隅には、台座部13bが設けられている。ベース13は、カバー14の下面開口を閉鎖するように全体が概略矩形平板状とされている。ベース13および台座部13bには、ねじ穴13dが設けられている。
The
また、ベース13上には、矩形凸部21が設けられている。矩形凸部21は、回路基板12を筐体10に組み付けたときに、電子部品11a、11b下にくるように配置される。矩形凸部21は、回路基板12を筐体10に組み付けたときに、回路基板12に接触または近接し、電子部品11a、11bの放熱性を向上させることができる。このとき、枠材13aは、回路基板12が矩形凸部21に接触または近接するように回路基板12をベース13上で支持する。
Furthermore, a rectangular
カバー14は、衝撃および埃などから回路基板12を保護する。カバー14は、回路基板12を覆うようにベース13に組み付けられる下面が開口した箱状または蓋状とされる。
ベース13とカバー14は、コネクタ15が取り付けられた回路基板12を挟み込んで組み立てられることで、箱型車載電子制御装置が構成される。例えば、回路基板12は、台座部13dとカバー14との間に挟持されつつ、ねじ22がねじ穴13d、12dに挿入された状態でカバー14にねじ込まれることで、筐体に10に固定される。
The
カバー14とベース13とを組み合わせて固定する構造としては、ねじ22により螺合固定する構造に限らない。例えば、ベース13から立ち上がる起立部に設けられた組付孔と、カバー14に設けられた突起部とを嵌合固定する構成または接着固定する構成等であってもよい。
The structure for fixing the
ベース13は、樹脂複合材料を用いた鋳造、プレス、切削加工または射出成形などにより製造される。樹脂複合材料の熱伝導率は、30W/m・K以下であることが好ましい。
The
カバー14は、金属材料もしくは樹脂複合材料を用いた鋳造、プレスまたは切削加工、射出成形などにより製造される。例えば、金属材料では、アルミニウム、マグネシウム、鉄などを主成分とする合金を、鋳造あるいは圧延して得られる材料を用いることができ、樹脂複合材料では、樹脂と充填材からなる材料を用いることができる。
The
この樹脂複合材料は、例えば、ポリブチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレートまたはポリフェニレンスルフィド等の熱可塑性樹脂、あるいはエポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂または不飽和ポリエステル樹脂などの熱硬化性樹脂から選ばれる少なくとも一種以上の樹脂と、ガラス繊維、シリカまたはアルミナなどの無機充填材、あるいは金属粉の少なくとも一種以上を混合した混合物を、射出成形、圧縮成形またはトランスファーモールド成形などを用いて成形したものである。 This resin composite material is, for example, at least one kind selected from thermoplastic resins such as polybutylene terephthalate, polyamide, polyethylene terephthalate, or polyphenylene sulfide, or thermosetting resins such as epoxy resins, phenolic resins, polyimide resins, or unsaturated polyester resins. A mixture of the above resin and at least one of glass fiber, inorganic filler such as silica or alumina, or metal powder is molded using injection molding, compression molding, transfer molding, or the like.
この樹脂複合材料は、高熱伝導樹脂として用いることができる。ここで、ベース13とカバー14に樹脂と充填材からなる樹脂複合材料を用いることにより、車載電子制御装置1の軽量化を図ることができる。
This resin composite material can be used as a high heat conductive resin. Here, by using a resin composite material made of resin and filler for the
また、回路基板12にN個の貫通穴12cを設けることにより、間隔を開けて貫通穴12cを配置することが可能となる。このため、貫通穴12cを迂回させることなく電子部品11a、11b間を配線する領域を回路基板12に確保することが可能となるとともに、電子部品11a、11b間で回路基板12を水平方向に伝わる熱を遮断することができる。この結果、電子部品11a、11b間の熱干渉を低減し、電子部品11a、11bの温度上昇を抑制することが可能となるとともに、電子部品11a、11b間の配線の配線長の増大を抑制することができ、電子部品11a、11b間の信号の高速伝送を実現することができる。
Further, by providing N through
図2は、図1の貫通穴12cがないときの車載電子制御装置の構成を分解して示す斜視図である。
図2において、車載電子制御装置2は、図1の回路基板12の代わりに回路基板20を備える。回路基板20では、図1の貫通穴12cが除去されている。それ以外の車載電子制御装置2の構成は、図1の車載電子制御装置1の構成と同様である。
FIG. 2 is an exploded perspective view showing the configuration of the in-vehicle electronic control device without the through
In FIG. 2, the in-vehicle
回路基板20を用いた場合、図1の貫通穴12cがないため、回路基板12を用いた場合に比べて、電子部品11a、11b間で回路基板12を熱が水平方向に伝わり易くなる。このため、回路基板20を用いた場合、回路基板12を用いた場合に比べて、電子部品11a、11b間の熱干渉が増大し、電子部品11a、11bの温度上昇が大きくなる。
When the
図3は、図1の車載電子制御装置を電子部品11a、11bの位置で切断した構成を示す断面図である。
図3において、回路基板12は、図1の構成に加え、サーマルビア12a、12bを備える。サーマルビア12a、12bは、各電子部品11a、11bで発生した熱を回路基板12を通して垂直方向に放熱する。サーマルビア12a、12bには、放熱性を向上させるための充填材が埋め込まれていてもよい。サーマルビア12a、12bは、各電子部品11a、11bの真下にくるように配置される。また、サーマルビア12a、12bは、回路基板12を筐体10に組み付けたときに、矩形凸部21の真上にくるように配置される。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the configuration of the in-vehicle electronic control device of FIG. 1 cut at the positions of
In FIG. 3, the
各電子部品11a、11bは、端子17a、17bを備える。各電子部品11a、11bは、端子17a、17bが回路基板12にはんだ付けされることにより、回路基板12と電気的に接合される。
Each
各電子部品11a、11bと回路基板12との間には、放熱部材18a、18bが設けられている。矩形凸部21と回路基板12との間には、各電子部品11a、11bに対応して放熱部材19a、19bが設けられている。
放熱部材18a、18b、19a、19bは、各電子部品11a、11bで発生した熱を熱的接触により矩形凸部21に放熱させる。また、放熱部材18a、18bは、各電子部品11a、11bと回路基板12との熱膨張係数の差異などに起因して回路基板12に加わる応力を緩和する。
The
放熱部材20は、接着剤、グリース、熱可塑性樹脂に高熱伝導性充填材を含むシート状材料、あるいはシリコーン樹脂またはエポキシ樹脂などの高熱硬化性樹脂に熱伝導性充填材を含むシート状材料が好適である。高熱伝導性充填材は、例えば、金属、アルミナまたはカーボンなどである。
The
図4は、図3の電子部品11a、11bが実装された回路基板の構成を示す平面図である。
図4において、回路基板12は、電子部品11a、11bを電気的に接続する配線16aを備える。ここで、中間領域RM1を間にして互いに対向する辺にある端子17a、17bを接続する場合、貫通穴12cの位置を避けるように中間領域RM1に配線16aを配置することができる。このとき、配線16aは、中間領域RM1において貫通穴12cの間または貫通穴12cに隣接する位置に配置することができる。この場合、貫通穴12cは、配線16aの両側に配置することができる。
FIG. 4 is a plan view showing the configuration of a circuit board on which the
In FIG. 4, the
例えば、貫通穴12cは、各列ごとに直線状に並ぶようにM(Mは正の整数)列分だけ配置することができる。図4では、2個の貫通穴12cが各列ごとに直線状に並ぶように4列分だけ配置した例を示した。このとき、配線16aは、中間領域RM1を間にして互いに対向する辺にある端子17a、17bを直線的に接続することができる。このため、端子17a、17bを最短経路で接続することができ、端子17a、17b間での信号の高速伝送を実現することができる。
For example, the through
また、貫通穴12cは、中間領域RM1において配線を可能とし、電子部品11a、11b間の熱干渉を抑制できる面積を占める。このとき、貫通穴12cは、中間領域RM1の10%以上90%以下の面積を占めることができる。このため、筐体10の材料として樹脂複合材料を用いた場合においても、電子部品11a、11bの温度上昇を抑制しつつ、電子部品11a、11b間の信号の高速伝送を図ることが可能となる。
Furthermore, the through
なお、電子部品11a、11bの対向する辺のうち、電子部品11aの辺の両端を点A、Bとし、電子部品11ab辺の両端を点C、Dとすると、中間領域RM1は、点A、B、C、Dで囲まれた領域内に設定される。
Note that among the opposing sides of the
図5は、図3の電子部品11a、11b間の熱干渉経路における熱の伝搬方向を示す断面図である。
図5において、電子部品11a、11b間で回路基板12を水平方向に伝わる熱Ha、Hbは、貫通穴12cで遮断される。このため、電子部品11a、11b間の熱干渉を低減させることができ、電子部品11a、11bの温度上昇を抑制することができる。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing the direction of heat propagation in the thermal interference path between the
In FIG. 5, heat Ha and Hb transmitted horizontally through the
図6は、図3の電子部品11a、11bが実装された回路基板での放熱経路を示す平面図である。
図6において、貫通穴12cは、中間領域RM1の外部の放熱性が低下せず、電子部品11a、11b間の熱干渉が抑制できる位置に配置することができる。このとき、貫通穴12cは、電子部品11aの実装領域と電子部品11bの実装領域との間の中間領域RM1からはみ出さない位置に配置することができる。これにより、各電子部品11a、11bから発生した熱の放熱経路ka、kbが貫通穴12cで絶たれるのを防止することができ、各電子部品11a、11bから発生した熱の放熱性を確保しつつ、電子部品11a、11b間の熱干渉を低減させることができる。
FIG. 6 is a plan view showing a heat dissipation path on a circuit board on which the
In FIG. 6, the through
図7は、第2実施形態に係る車載電子制御装置に適用される回路基板の構成を示す平面図である。
図7において、回路基板32は、図4の回路基板12の貫通穴12cおよび配線16aの代わりに、貫通穴32cおよび配線16bを備える。配線16bは、折り曲げ部を備える。折り曲げ部は、配線16bの折り返しがないように配線16bを折り曲げることができる。このとき、貫通穴32cは、配線16bの位置を避けるように配線16bに沿って回路基板32に配置することができる。
FIG. 7 is a plan view showing the configuration of a circuit board applied to the in-vehicle electronic control device according to the second embodiment.
In FIG. 7, the
これにより、中間領域RM1を間にして互いに対向する辺にある端子17a、17bが対向してない場合においても、端子17a、17b間の配線長の増大を抑制しつつ、電子部品11a、11b間の熱干渉を低減させることができる。
As a result, even when the
図8は、第3実施形態に係る車載電子制御装置に適用される回路基板の構成を示す平面図である。
図8において、回路基板42は、図4の回路基板12の貫通穴12cおよび配線16aの代わりに、貫通穴42cおよび配線16cを備える。貫通穴42cは、配線16cの配線領域を挟むように電子部品11aの実装領域と電子部品11bの実装領域との間の中間領域RM1に配置されている。このとき、配線16cは、端子17a、17bを直線的に接続することができ、端子17a、17bを最短経路で接続することができる。また、貫通穴42cは、電子部品11a、11b間の配線領域のみを残すように配置することができ、端子17a、17bを最短経路で接続可能としつつ、電子部品11a、11b間の熱干渉を抑制することができる。
FIG. 8 is a plan view showing the configuration of a circuit board applied to the in-vehicle electronic control device according to the third embodiment.
In FIG. 8, the
図9は、第4実施形態に係る車載電子制御装置に適用される電子部品11a、11bの周辺の構成を示す断面図である。
図9の構成では、図3の放熱部材18a、18bが除去され、各電子部品11a、11bと回路基板12との間には空隙が設けられる。これにより、各電子部品11a、11bが回路基板12と接触するのを防止することができ、各電子部品11a、11bに加わる応力を緩和することができる。
FIG. 9 is a cross-sectional view showing the configuration around
In the configuration of FIG. 9, the
図10は、第5実施形態に係る車載電子制御装置に適用される電子部品11a、11bの周辺の構成を示す断面図である。
図1から図9の構成では、電子部品11a、11bと矩形凸部21との間に回路基板12が配置されるが、図10の構成では、回路基板12と矩形凸部21との間に電子部品11a、11bが配置される。
FIG. 10 is a sectional view showing the configuration around
In the configurations of FIGS. 1 to 9, the
このとき、電子部品11a、11bは、放熱部材19a、19bを介して矩形凸部21に接触させることができ、回路基板12を通すことなく、電子部品11a、11bで発生した熱を矩形凸部21に逃がすことができる。また、電子部品11a、11b間で回路基板12を水平方向に伝わる熱を貫通穴12cで遮断することができ、電子部品11a、11b間の熱干渉を低減させることができる。
At this time, the
図11は、第6実施形態に係る車載電子制御装置に適用される電子部品11a、11bの周辺の構成を示す断面図である。
図11において、回路基板52は、図3の回路基板12の貫通穴12cの代わりに、凹部12fを備える。凹部12fは、電子部品11a、11bの実装面側に形成することができる。凹部12fの個数および配置位置は、貫通穴12cと同様に設定することができる。凹部12fは、回路基板52に比べて熱伝導率が小さな低熱伝導部として用いることができる。
FIG. 11 is a cross-sectional view showing the configuration around
In FIG. 11, the
ここで、回路基板52にN個の凹部12fを設けることにより、電子部品11a、11b間の熱干渉を低減し、電子部品11a、11bの温度上昇を抑制することが可能となるとともに、電子部品11a、11b間の配線の配線長の増大を抑制することができ、電子部品11a、11b間の信号の高速伝送を実現することができる。
Here, by providing
このとき、回路基板52の上層では、電子部品11a、11b間の熱干渉経路を絶ち、回路基板52の下層では、電子部品11a、11bから発生した熱を矩形凸部21に逃がすことができるように、凹部12fの深さを調整することができる。
At this time, the upper layer of the
なお、上述した実施形態では、電子部品11aの実装領域と電子部品11bの実装領域との間の中間領域RM1に貫通穴または凹部を配置した例を示したが、電子部品11aの実装領域と電子部品11bの実装領域との間の中間領域RM1に貫通穴および凹部を混在させて配置するようにしてもよい。このとき、電子部品11aの実装領域と電子部品11bの実装領域との間の中間領域RM1において、例えば、電子部品11a、11bから近い位置には凹部を配置し、電子部品11a、11bから遠い位置には貫通穴を配置するようにしてもよい。
In addition, in the embodiment described above, an example was shown in which a through hole or a recess is arranged in the intermediate region RM1 between the mounting region of the
図12は、第1比較例に係る車載電子制御装置に適用される電子部品11の周辺の構成を示す断面図である。
図12において、回路基板62には、図3の電子部品11a、11bの代わりに電子部品11が単独で実装されている。回路基板62では、図3の貫通穴12cは除去されている。回路基板62は、図3のサーマルビア12a、12bの代わりにサーマルビア62aを備える。
FIG. 12 is a cross-sectional view showing the configuration around the
In FIG. 12, the
電子部品11は、端子17を備える。電子部品11と回路基板62との間には、放熱部材18が設けられ、矩形凸部21と回路基板62との間には、放熱部材19が設けられている。
The
電子部品11が単独で回路基板62に実装される場合、電子部品間で熱干渉を起こすことはなく、熱干渉に起因する電子部品11の温度上昇はない。
When the
図13は、第2比較例に係る車載電子制御装置に適用される電子部品11a、11bの周辺の構成を示す断面図である。
図13において、回路基板72では、図3の貫通穴12cは除去されている。図13の車載電子制御装置のそれ以外の構成は、図3の構成と同様である。
FIG. 13 is a cross-sectional view showing the configuration around
In FIG. 13, in the
図14は、図13の電子部品11a、11bが実装された回路基板の構成を示す平面図である。
図14において、回路基板72には、電子部品11a、11bの実装領域間の中間領域RM1に貫通穴がない。このため、電子部品11a、11bの実装領域間の中間領域RM1に形成される配線72aの配置位置の制約がなくなり、電子部品11a、11bを最短経路で接続することができる。
FIG. 14 is a plan view showing the configuration of a circuit board on which
In FIG. 14, the
図15は、図13の電子部品11a、11b間の熱干渉経路における熱の伝搬方向を示す断面図である。
図15において、回路基板72には、電子部品11a、11bの実装領域間の中間領域RM1に貫通穴がないため、各電子部品11a、11bで発生した熱Ha、Hbは、回路基板12を水平方向に伝わる。このため、電子部品11a、11b間で熱干渉を起こし、熱干渉に起因する各電子部品11a、11bの温度上昇を招く。
FIG. 15 is a cross-sectional view showing the direction of heat propagation in the thermal interference path between the
In FIG. 15, since the
図16は、第3比較例に係る車載電子制御装置に適用される電子部品11a、11bの周辺の構成を示す断面図である。
図16において、回路基板82は、図3のN個の貫通穴12cの代わりに、単数孔82aを備える。図16の車載電子制御装置のそれ以外の構成は、図3の構成と同様である。
FIG. 16 is a cross-sectional view showing the configuration around
In FIG. 16, the
図17は、図16の電子部品11a、11bが実装された回路基板の構成を示す平面図である。
図17において、単数孔82aは、電子部品11a、11bの実装領域間の中間領域RM1からはみ出すようにして回路基板82に形成されている。
FIG. 17 is a plan view showing the configuration of a circuit board on which
In FIG. 17, the
回路基板82に単数孔82aを設けることにより、電子部品11a、11b間の熱干渉を抑制でき、熱干渉に起因する各電子部品11a、11bの温度上昇を抑制することができる。一方、単数孔82aは、電子部品11a、11bの実装領域間の中間領域RM1からはみ出しているため、図6の放熱経路ka、kbが単数孔82aで絶たれ、各電子部品11a、11bの放熱性が低下する。このため、回路基板82に単数孔82aを設ける構成では、電子部品11a、11b間の熱干渉の抑制による温度下降効果が、回路基板82の放熱性低下による温度上昇効果を下回ることがあり、電子部品11a、11bの温度上昇が増大することがある。
By providing the
また、中間領域RM1を横切る位置に単数孔82aが配置されているため、電子部品11a、11bを電気的に接続する配線領域を中間領域RM1に確保することができない。このため、電子部品11a、11bを配線で接続するためには、単数孔82aを迂回する必要があり、電子部品11a、11b間を接続する配線の配線長が増大することから、電子部品11a、11b間の信号の伝送速度が低下する。
Further, since the
図18は、電子部品が単体で実装された回路基板を固定する筐体材料として金属と高熱伝導樹脂を用いた場合の電子部品の温度を比較して示す図である。
図18において、熱伝導率が90W/m・Kである金属と、熱伝導率がそれぞれ10、20、30W/m・Kである高熱伝導樹脂を筐体材料として用いた場合の3.5W電子部品および10W電子部品の部品温度を示した。
FIG. 18 is a diagram showing a comparison of the temperatures of electronic components when metal and high heat conductive resin are used as casing materials for fixing a circuit board on which electronic components are individually mounted.
In Figure 18, 3.5W electrons are generated when a metal with a thermal conductivity of 90 W/m K and a high thermal conductive resin with a thermal conductivity of 10, 20, and 30 W/m K are used as housing materials. Component temperatures of components and 10W electronic components are shown.
筐体材料として高熱伝導樹脂を用いた場合は、金属を用いた場合に比べて、3.5W電子部品および10W電子部品の部品温度が上昇する。ただし、熱伝導率がそれぞれ10、20、30W/m・Kである高熱伝導樹脂を筐体材料として用いた場合、3.5W電子部品および1.0W電子部品の部品温度を150℃以下に抑えることができる。 When a high heat conductive resin is used as the housing material, the temperature of the 3.5W electronic component and the 10W electronic component increases compared to when metal is used. However, if high thermal conductivity resins with thermal conductivities of 10, 20, and 30 W/m・K are used as the housing material, the component temperature of 3.5W electronic components and 1.0W electronic components can be kept below 150℃. be able to.
図19は、電子部品が互いに隣接して実装された回路基板を固定する筐体材料として金属と高熱伝導樹脂を用いた場合の電子部品の温度を比較して示す図である。
図19において、筐体材料として金属を用いた場合は、電子部品が回路基板上に互いに隣接して実装されている場合においても、電子部品が単体で実装されている場合の温度上昇と等しい。これは、筐体材料として金属を用いた場合は、電子部品間で熱干渉が起こる前に、電子部品で発生した熱が速やかに放熱されるためであると考えられる。
FIG. 19 is a diagram illustrating a comparison of the temperatures of electronic components when metal and high heat conductive resin are used as casing materials for fixing circuit boards on which electronic components are mounted adjacent to each other.
In FIG. 19, when metal is used as the housing material, even when the electronic components are mounted adjacent to each other on the circuit board, the temperature rise is equal to the temperature increase when the electronic components are mounted singly. This is thought to be because when metal is used as the housing material, heat generated by the electronic components is quickly dissipated before thermal interference occurs between the electronic components.
一方、筐体材料として高熱伝導樹脂を用いた場合は、電子部品が単体で実装されている場合に比べて、3.5W電子部品および10W電子部品の部品温度が上昇する。これは、筐体材料として高熱伝導樹脂を用いた場合は、電子部品で発生した熱の放熱性が低下し、電子部品間の熱干渉による温度上昇が発生するためである。 On the other hand, when a high heat conductive resin is used as the housing material, the temperature of the 3.5W electronic component and the 10W electronic component increases compared to when the electronic component is mounted singly. This is because when a highly thermally conductive resin is used as the housing material, the heat dissipation performance of the heat generated by the electronic components decreases, and a temperature rise occurs due to thermal interference between the electronic components.
このため、筐体材料として高熱伝導樹脂を用いた場合は、電子部品の実装領域間の中間領域に配置された低熱伝導部を回路基板に設けることにより、電子部品間の熱干渉を抑制することができ、電子部品の温度上昇を低減することができる。このとき、低熱伝導部を中間領域に離散的に配置することにより、電子部品間の配線領域を中間領域に設けることができ、電子部品間の配線長を短くすることができる。 For this reason, when a high thermal conductivity resin is used as the housing material, thermal interference between electronic components can be suppressed by providing a low thermal conductivity section on the circuit board located in the middle area between the mounting areas of the electronic components. It is possible to reduce the temperature rise of electronic components. At this time, by discretely arranging the low thermal conductivity portions in the intermediate region, a wiring region between electronic components can be provided in the intermediate region, and the length of wiring between electronic components can be shortened.
図20は、第1、第2および第3実施形態と第1、第2および第3比較例の温度上昇の数値例を比較して示す図である。
図20において、第1比較例では、図12の電子部品11として、3.5W電子部品を用いた場合の部品温度と、1.0W電子部品を用いた場合の部品温度を示した。第1、第2および第3実施形態と、第2および第3比較例では、図3、図7、図8、図13および図16の電子部品11a、11bとして、3.5W電子部品と1.0W電子部品を用いた場合のそれぞれの部品温度を示した。また、筐体材料として、熱伝導率が10W/m・Kの高熱伝導樹脂を用いた。
FIG. 20 is a diagram comparing and illustrating numerical examples of temperature increases in the first, second, and third embodiments and the first, second, and third comparative examples.
In the first comparative example, FIG. 20 shows the component temperature when a 3.5W electronic component is used as the
第2比較例では、図15に示すように、電子部品11a、11b間で熱干渉を起こし、第1比較例に比べて3℃の温度上昇を招いている。第3比較例では、電子部品11a、11bの実装領域間の中間領域RM1に単数孔82aがあるため、電子部品11a、11b間で熱干渉を抑制することができ、第1比較例に比べて、3.5W電子部品では1.5℃、1.0W電子部品では2.5℃の温度上昇に抑えられている。
In the second comparative example, as shown in FIG. 15, thermal interference occurs between the
第1、第2および第3実施形態では、電子部品11a、11bの実装領域間の中間領域RM1にN個の貫通穴があるため、第1比較例に比べて、3.5W電子部品では1.5℃、1.0W電子部品では2.5℃の温度上昇に抑えられている。このとき、N個の貫通穴は、3.5W電子部品および1.0W電子部品の部品温度が150℃以下になる位置に配置されている。
In the first, second, and third embodiments, there are N through holes in the intermediate region RM1 between the mounting areas of the
ここで、電子部品11a、11bの実装領域間の中間領域RM1にN個の貫通穴を設けた構成においても、図17の電子部品11a、11bの実装領域間の中間領域RM1に渡って単数孔82aを設けた構成と同等の温度上昇の抑制効果を得ることができる。
Here, even in the configuration in which N through holes are provided in the intermediate region RM1 between the mounting regions of the
図21(a)~(c)は、電子部品の実装領域間の中間領域のその他の例を示す平面図である。
図21(a)において、互いに隣接する電子部品11d、11eが回路基板上にずらされて配置されているものとする。このとき、電子部品11d、11eの実装領域間の中間領域RM2は、電子部品11a、11b間で熱干渉を起こす直線経路を全て含む領域内に設定することができる。これにより、貫通穴または凹部を回路基板の中間領域RM2に離散的に設けることにより、隣接する電子部品間の配線領域を中間領域RM2に確保しつつ、電子部品間での熱干渉を効果的に抑制することができる。
FIGS. 21A to 21C are plan views showing other examples of intermediate regions between mounting regions of electronic components.
In FIG. 21(a), it is assumed that mutually adjacent
図21(b)において、互いにサイズが異なる電子部品11f、11gが回路基板上に隣接して配置されているものとする。このとき、電子部品11f、11gの実装領域間の中間領域RM3は、電子部品11f、11g間で熱干渉を起こす直線経路を全て含む領域内に設定することができる。これにより、貫通穴または凹部を回路基板の中間領域RM3に離散的に設けることにより、隣接する電子部品間の配線領域を中間領域RM3に確保しつつ、電子部品間での熱干渉を効果的に抑制することができる。
In FIG. 21(b), it is assumed that
図21(c)において、3個の電子部品11h、11i、11jが回路基板上に隣接して配置されているものとする。このとき、3個の電子部品11h、11i、11jの実装領域間の中間領域RM4は、いずれかの電子部品11h、11i、11j間で熱干渉を起こす直線経路を全て含む領域内に設定することができる。このとき、中間領域RM4は、3個の電子部品11h、11i、11jに対して連続的に設定することができる。これにより、貫通穴または凹部を回路基板の中間領域RM4に離散的に設けることにより、隣接する電子部品間の配線領域を中間領域RM4に確保しつつ、電子部品間での熱干渉を効果的に抑制することができる。
In FIG. 21(c), it is assumed that three
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。 Note that the present invention is not limited to the embodiments described above, and includes various modifications. For example, the above-described embodiments have been described in detail to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and the present invention is not necessarily limited to having all the configurations described. Furthermore, it is possible to replace a part of the configuration of one embodiment with the configuration of another embodiment, and it is also possible to add the configuration of another embodiment to the configuration of one embodiment. Furthermore, it is possible to add, delete, or replace some of the configurations of each embodiment with other configurations.
1 車載電子制御装置、11a~11c 電子部品、12 回路基板、13 ベース、14 カバー、15 コネクタ、15a ピン端子、16a~16c 配線、17a、17b 端子、12a、12b サーマルビア、12c 貫通穴、18a、18b、19a、19b 放熱部材、21 矩形凸部、22 ねじ
1 in-vehicle electronic control device, 11a to 11c electronic component, 12 circuit board, 13 base, 14 cover, 15 connector, 15a pin terminal, 16a to 16c wiring, 17a, 17b terminal, 12a, 12b thermal via, 12c through hole, 18a , 18b, 19a, 19b heat dissipation member, 21 rectangular convex portion, 22 screw
Claims (11)
前記回路基板を固定する筐体と、
前記回路基板に設けられ、前記回路基板に比べて熱伝導率が小さな低熱伝導部を備え、
前記低熱伝導部は、前記第1電子部品の実装領域と前記第2電子部品の実装領域との間の中間領域からはみ出さない位置に複数の列状に並ぶように離散的に配置されている電子制御装置。 a circuit board on which a first electronic component and a second electronic component are mounted adjacent to each other;
a casing for fixing the circuit board;
a low thermal conductivity portion provided on the circuit board and having a lower thermal conductivity than the circuit board;
The low thermal conductivity parts are discretely arranged in a plurality of rows at positions that do not protrude from an intermediate area between the first electronic component mounting area and the second electronic component mounting area. Electronic control unit.
前記配線は、前記低熱伝導部の位置を避けるように前記中間領域に配置されている請求項1に記載の電子制御装置。 The circuit board includes wiring that electrically connects the first electronic component and the second electronic component,
The electronic control device according to claim 1, wherein the wiring is arranged in the intermediate region so as to avoid a position of the low thermal conductivity part.
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