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技術 電子制御装置

出願人 株式会社デンソー
発明者 楊辰兮
出願日 2019年2月19日 (2年0ヶ月経過) 出願番号 2019-027462
公開日 2020年8月31日 (5ヶ月経過) 公開番号 2020-136460
状態 未査定
技術分野 半導体または固体装置の冷却等 電場又は磁場に対する装置又は部品の遮蔽 電気装置の冷却等
主要キーワード ゲル状材料 ICカバー 放熱ゲル イミュニティ 基板固定用 熱伝導材料 コネクタカバー 放熱対策
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重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2020年8月31日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (13)

課題

ICのノイズ対策と熱対策とを簡単な構成で両立できる電子制御装置を提供する。

解決手段

プリント配線板5の車両に関する制御を行うIC4が実装されている面側を金属製のカバー2で覆い、その実装領域の周辺に、グランド層10に接続されるランドパターン9を設ける。IC4とカバー2との間と、ランドパターン9とカバー2との間には、熱伝導性が良好で且つ両者を容量結合させるゲル状材料16を配置する。

概要

背景

例えば車両制御を行うECU(Electronic Control Unit)のような電子制御装置は、マイクロコンピュータ等のICを備えている。このようなICは動作時にノイズを発生させるため、例えばシールド部材によりICを覆うことで対策を行っている。

概要

ICのノイズ対策と熱対策とを簡単な構成で両立できる電子制御装置を提供する。プリント配線板5の車両に関する制御を行うIC4が実装されている面側を金属製のカバー2で覆い、その実装領域の周辺に、グランド層10に接続されるランドパターン9を設ける。IC4とカバー2との間と、ランドパターン9とカバー2との間には、熱伝導性が良好で且つ両者を容量結合させるゲル状材料16を配置する。

目的

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ICのノイズ対策と熱対策とを簡単な構成で両立できる電子制御装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
0件

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請求項1

車両に関する制御を行うIC(4,52)と、このICが実装されるプリント配線板(5)と、このプリント配線板の前記ICが実装されている面側を覆う金属製のカバー(2,2A,2B)と、前記プリント配線板において前記ICが実装される領域の周辺に設けられ、グランドに接続される少なくとも1つのランド(9,22,32,42,53)と、前記ICと前記カバーとの間に配置される熱伝導部材(16,33)と、前記ランドと前記カバーとの間に配置され、両者を容量結合させる結合材(16,3443,54)とを備える電子制御装置

請求項2

前記熱伝導部材(16)と前記結合材(16)とが、同一の材料である請求項1記載の電子制御装置。

請求項3

前記同一の材料は、粘性を有するゲル状材料であり、前記カバーは、前記プリント配線板に取り付けられる際に、前記ゲル状材料の一部を前記ランドの位置に導いて当該ランドに接触させる形状を備えている請求項2記載の電子制御装置。

請求項4

前記カバー(2)は、前記ICの表面を覆う平坦な部分から、前記ランドが配置されている位置にかけて湾曲した部分を有している請求項3記載の電子制御装置。

請求項5

前記ランド(9)は、前記ICの周辺を取り囲むように、連続的に配置されている請求項1から4の何れか一項に記載の電子制御装置。

請求項6

前記ランド(22,42)は、前記ICに接続される配線レイアウトされている領域を避けて配置されている請求項1から4の何れか一項に記載の電子制御装置。

請求項7

前記ランド(53)は、前記ICの四隅延長線上に位置する4点に配置されている請求項1から4,6の何れか一項に記載の電子制御装置。

技術分野

0001

本発明は、車両制御を行うためのICを備える電子制御装置に関する。

背景技術

0002

例えば車両制御を行うECU(Electronic Control Unit)のような電子制御装置は、マイクロコンピュータ等のICを備えている。このようなICは動作時にノイズを発生させるため、例えばシールド部材によりICを覆うことで対策を行っている。

先行技術

0003

特開2005−236036号公報

発明が解決しようとする課題

0004

しかしながら、マイクロコンピュータのようなICは、動作周波数が上昇して機能が向上することに伴い、消費電力が増加して発熱温度も上昇する傾向にあるため、ノイズ対策と共に放熱対策も行う必要がある。例えば、ICのパッケージ放熱ゲルを塗布し、金属製の筐体に接触させることで放熱を行うことが考えられるが、この場合は一方で、上記のようなシールド部材を用いたノイズ対策ができなくなる。

0005

また、放熱ゲルの誘電率は空気の数倍であるため、ICのパッケージと筺体との間の容量も数倍になることから、高い周波数で動作するICのノイズやイミュニティ静電気に関する対策が困難となる。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ICのノイズ対策と熱対策とを簡単な構成で両立できる電子制御装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

0006

請求項1記載の電子制御装置によれば、車両に関する制御を行うICが実装されるプリント配線板のICが実装されている面側を、金属製のカバーで覆う。また、プリント配線板のICが実装される領域の周辺に、グランドに接続される少なくとも1つのランドを設ける。そして、ICとカバーとの間に熱伝導部材を配置し、ランドとカバーとの間には、両者を容量結合させる結合材を配置する。

0007

このように構成すれば、ICが動作した際に発生した熱は、熱伝導部材を介して金属製のカバーに伝達されて放熱される。また、そのカバーは結合材を介して、プリント配線板のランドに容量結合されてグランドに接続されるので、ICが発生したノイズはカバーによってシールドされる。したがって、ICのノイズ対策と熱対策とを簡単で且つコンパクトな構成により両立させることができる。

0008

請求項2記載の電子制御装置によれば、熱伝導部材と結合材とを同一の材料とするので、組み立ての工程が簡単になり、使用する部材の数も削減できる。

0009

請求項3記載の電子制御装置によれば、同一の材料は、粘性を有するゲル状材料であり、カバーは、プリント配線板に取り付けられる際に、ゲル状材料の一部をランドの位置に導いて当該ランドに接触させる形状を備える。ここで、「粘性を有するゲル状材料」とは、一定の形状を維持できる程度の粘性を有する材料を言うものとする。

0010

このように構成すれば、カバーをプリント配線板に取り付ける際に、そのカバーの形状に従いゲル状材料が変形しながら、プリント配線板のランドが配置されている位置に導かれて接触するようになる。したがって、電子制御装置の組み立てを簡単に行うことができる。また、カバーからゲル状材料,ランドを経由してグランドに至るノイズの伝搬経路が短くなるので、シールド効果を向上させることができる。

0011

請求項4記載の電子制御装置によれば、カバーは、ICの表面を覆う平坦な部分から、ランドが配置されている位置にかけて湾曲した部分を有している。これにより、例えばゲル状材料をICの表面に配置してからカバーを取り付けるようにすると、ゲル状材料はカバーの湾曲した部分により変形してランドが配置されている位置に導かれて接触するようになる。

図面の簡単な説明

0012

第1実施形態であり、電子制御装置の外観を示す斜視図
電子制御装置の分解斜視図
第1カバーの一部を示す斜視図
第1カバーを外した状態の電子制御装置の一部を示す平面図
図3BのC−C断面を示す図
第2実施形態であり、電子制御装置の分解斜視図
第3実施形態であり、電子制御装置の分解斜視図
第1カバーの一部を示す斜視図
第1カバーを外した状態の電子制御装置の一部を示す平面図
図6BのC−C断面を示す図
第4実施形態であり、電子制御装置の分解斜視図
第5実施形態であり、電子制御装置の分解斜視図

実施例

0013

(第1実施形態)
本実施形態の電子制御装置1は車両制御用のECUであり車両に搭載される。図1等における電子制御装置1は、何れも金属製であり四角形状の第1カバー2と第2カバー3とで筐体を構成しており、その筐体の内部に図2に示すIC4等の回路部品が実装されたプリント配線板5が収容されている。

0014

プリント配線板5には、コネクタ6が実装されており、電子制御装置1はコネクタ6を介して外部機器電気的に接続される。第1カバー2には、コネクタ6の図中上方側を覆うためのコネクタカバー部7が形成されている。また、第1カバー2には、IC4が位置する部位が、IC4のパッケージ表面との隙間をより狭くするように凹んだ形状のICカバー部8が形成されている。

0015

また、プリント配線板5には、IC4が実装されている部分の周辺を取り囲むようにして銅箔ランドパターン9がレイアウトされている。ランドパターン9は、図3Cに示すように、ビア20を介してプリント配線板5の内層であるグランド層10に接続されている。またIC4は、BGA(Ball Grid Array)によってプリント配線板5に実装されている。図3Bに示すように、ランドパターン9の外周側には、コンデンサ抵抗等の受動部品11や、トランジスタ等の半導体部品12や、発振器OSC等が表面実装されている。

0016

尚、図1図2に比較して、図3Cに示す図3BのC−C断面では、ICカバー部8の両側における第1カバー2の高さ寸法が、各部に配置される部品の高さに合せて異なるように示されている。これは、第1カバー2の形状をこのようにしても良いことを、バリエーションとして示したものである。したがって、例えばICカバー部8の図中右側の高さ寸法を、同左側の高さ寸法と同一にしても良い。

0017

図2図3Cに示すように、2カバー3側の四隅には、基板固定用ゴム13が配置されている。第1カバー2と第2カバー3とは、プリント配線板5を内部に収容するようにして図中下方によりねじ14をねじ止めして結合される。その際に、プリント配線板5は、第1カバー2の縁部15とゴム13との間に挟まれて固定される。

0018

また、第1カバー2と第2カバー3とが結合される際には、IC4のパッケージ表面に、IC4の外形より一回り程度大きい正方形状のゲル状材料16が予め載置される。ゲル状材料16は、熱伝導性が良好な誘電体であり、且つ図2に示すように、一定の形状を維持できる程度の粘性を有する材料である。第1カバー2のICカバー部8は、図3Cに示すように、IC4の表面に対してほぼ平行となる平坦部8aと、その平坦部8aの両端側にあり、IC4の外周側にあるランドパターン9を超えてからプリント配線板5の表面側に接近するように、図中下方に湾曲した形状の湾曲部8bとを備えている。

0019

そして、第1カバー2と第2カバー3とが結合される際には、IC4のパッケージ表面に載置されたゲル状材料16が平坦部8aにより圧迫され、弾性的に変形することで外周方向伸びると、湾曲部8bの形状に沿ってランドパターン9に接する方向に導かれる。これにより、最終的に図3Cに示す状態となる。この状態で、第1カバー2とプリント配線板5のグランド層10とは、間に挿入されるゲル状材料16を介して容量結合される。すなわち、ゲル状材料16は、熱伝導部材と結合材とを兼ねている。

0020

以上のように本実施形態によれば、プリント配線板5の車両に関する制御を行うIC4が実装されている面側を金属製のカバー2で覆い、その実装領域の周辺に、グランド層10に接続されるランドパターン9を設ける。そして、IC4とカバー2との間と、ランドパターン9とカバー2との間には、熱伝導性が良好で且つ両者を容量結合させるゲル状材料16を配置する。

0021

このように構成すれば、IC4が動作した際に発生した熱は、ゲル状材料16を介してカバー2に伝達されて放熱される。また、そのカバー2は、ゲル状材料16を介してランドパターン9に容量結合されてグランド層10に接続されるので、IC4が発生したノイズはカバー2によりシールドされる。したがって、IC4のノイズ対策と熱対策とを簡単で且つコンパクトな構成により両立させることができる。そして、ゲル状材料16を、熱伝導部材と結合材とを兼用した材料とすることで、電子制御装置1の組み立て工程が簡単になり、使用する部材の数も削減できる。

0022

また、カバー2は、プリント配線板5に取り付けられる際に、ゲル状材料16の一部をランドパターン9の位置に導いて接触させる形状を備える。具体的には、カバー2のICカバー部8は、IC4の表面を覆う平坦部8aと、その両端からランドパターン9が配置されている位置にかけて湾曲した形状の湾曲部8bとを有している。

0023

これにより、カバー2をプリント配線板5に取り付ける際に、ICカバー部8の形状に従いゲル状材料16が変形しながら、ランドパターン9が配置されている位置に導かれて接触するようになる。したがって、電子制御装置1の組み立てを簡単に行うことができる。また、カバー2からゲル状材料16,ランドパターン9を経由してグランド層10に至るノイズの伝搬経路が短くなるので、シールド効果を向上させることができる。更に、ランドパターン9をIC4の実装領域の外周側を取り囲むように配置したので、カバー2のシールド効果を一層高めることができる。

0024

(第2実施形態)
以下、第1実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、異なる部分について説明する。図4に示すように、第2実施形態の電子制御装置21は、プリント配線板5におけるランドパターン22のレイアウトが第1実施形態と相違している。第1実施形態のランドパターン9は、IC4の実装領域の外周側を取り囲むように連続的に配置されているが、ランドパターン22は、断続的に複数配置されている。複数のランドパターン22の間には、IC4に接続される配線や、その配線を覆うレジストが配置される。

0025

以上のように構成される第2実施形態によれば、IC4の実装領域の外周側を取り囲むように、複数のランドパターン22を断続的に配置したので、IC4周りの配線をレイアウトするための自由度を高めることができる。

0026

(第3実施形態)
図5に示すように、第3実施形態の電子制御装置31は、プリント配線板5におけるランドパターン32が、第1実施形態のランドパターン9よりも配線幅が狭くなるようにレイアウトされている。また、ゲル状材料16に替えて、熱伝導材料33と結合材34とに機能を分けて、2つの材料を用いている。

0027

図5図6Bに示すように、熱伝導材料33は、例えば直径がIC4の1辺よりも短い円形であり、結合材34は、ランドパターン32の形状に合わせた概ね正方形の枠状である。熱伝導材料33は、IC4のパッケージ表面の中央部に配置され、結合材34は、ランドパターン32の位置に沿って配置される。

0028

図6Cに示すように、第1カバー2Aの形状は、ランドパターン32及び結合材34の配置に合せて、湾曲部8bより外方に向けて延設される平坦部8cの幅が、カバー2よりも広く形成されている。この平坦部8cが、カバー2Aを取り付ける際に結合材34を上方から押圧することで、カバー2Aとグランド層10とは、結合材34を介して容量結合される。

0029

以上のように構成される第3実施形態によれば、ゲル状材料16に比較して材料を塗布する総量を低減できると共に、結合材34の誘電体としての電気的特性を、熱伝導材料33の性質と無関係に調整できる。また、熱伝導材料33の熱的特性についても、結合材34の特性と無関係に調整できる。

0030

(第4実施形態)
図7に示すように、第4実施形態の電子制御装置41は、プリント配線板5におけるランドパターン42が、IC4の対向する2辺の外周側にそれぞれ配置されている。熱伝導材料33は第3実施形態と同一であり、結合材43の形状はランドパターン42の形状に合わせてある。そして、結合材43は、ランドパターン42の位置に沿って2箇所に配置されている。
以上のように構成される第4実施形態によれば、第2実施形態と同様に、IC4周りの配線をレイアウトするための自由度を高めることができる。

0031

(第5実施形態)
図8に示すように、第4実施形態の電子制御装置51は、IC4に替えて、QFP(Quad Flat Package)のIC52がプリント配線板5に実装されている。プリント配線板5におけるランドパターン53は、IC52の四隅外方の4箇所に配置されている。それに合わせて、結合材54も4箇所に配置される。また、第1カバー2Bには、平坦部8aの四隅外方に、図中の下方に突出した凸部8dが形成されている。第3実施形態と同様に、これらの凸部8dが、カバー2Bを取り付ける際に結合材54を上方から押圧することで、カバー2Bとグランド層10とが結合材54を介して容量結合される。
以上のように第5実施形態によれば、QFPのIC52を実装する構成についても、適用できる。

0032

(その他の実施形態)
LGA(Land Grid Array)実装のICに適用しても良い。
ICが2個以上実装される場合について、同様の構成を適用しても良い。
熱伝導部材及び結着材は、ゲル状材料に限ることはない。
本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

0033

図面中、1は電子制御装置、2は第1カバー、3は第2カバー、4はIC、5はプリント配線板、8bは湾曲部、9はランドパターン、10はグランド層、16はゲル状材料である。

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