JP6370243B2 - 電子回路装置 - Google Patents

Description

この発明は、例えば自動車の電動ブレーキ装置などに用いられる電子回路装置に関する。

例えば、自動車のブレーキ装置として、一般的な負圧式倍力機構に代えて電動モータを用いるようにした電動ブレーキ装置が提案されており、特許文献１には、倍力機構を構成する電動モータと、該電動モータの制御を行うコントローラと、がマスタシリンダと一体となった構成が開示されている。

特開２０１０−９３９８６号公報

上記のように電動モータとコントローラとマスタシリンダとを一体とした電動ブレーキ装置は、ブレーキペダルが配置される車両のダッシュパネルにいわゆる片持ち状に支持されることとなるため、走行振動などに起因したコントローラへの振動入力が比較的大きなものとなる。そのため、コントローラの回路基板がハウジング内で振動しやすくなり、例えば電動モータと回路基板とを接続する接続端子の耐振性の点でなお改善の余地があった。

この発明は、
金属製のコントローラハウジングと、
このコントローラハウジングに収容され、かつ発熱部品が搭載された回路基板と、
上記コントローラハウジングの外部から該コントローラハウジングを貫通して延び、先端が上記回路基板に接続された接続端子と、
を備えてなる電子回路装置において、
複数の発熱部品が上記接続端子に隣接した領域内に集合して配置されており、
上記回路基板の上記領域が、上記コントローラハウジングの底面に伝熱性接着剤を介して接合されている。

このような構成では、発熱部品の熱が伝熱性接着剤を介して金属製のコントローラハウジングに伝達され、良好な放熱性が得られる。これと同時に、複数の発熱部品を集合配置した領域が伝熱性接着剤によりコントローラハウジングに固定されるため、回路基板の振動、とりわけ接続端子に隣接した領域での振動が抑制される。これにより、外部から延びて回路基板に接続されている接続端子に作用する負荷が小さくなる。

この発明によれば、発熱部品からコントローラハウジングへの放熱を行う伝熱性接着剤を利用して、回路基板が接続端子に近い位置でコントローラハウジングに固定されることとなり、接続端子の耐振性が向上する。

この発明に係る電子回路装置を備えた電動ブレーキ装置の正面図。 同じく電動ブレーキ装置の側面図。 この電動ブレーキ装置の要部の分解斜視図。 この発明に係る電子回路装置の一実施例をカバーを取り外した状態で示す平面図。 回路基板を単体で示す平面図。 図４のＡ−Ａ線に沿った断面図。 図６の要部を拡大して示す断面図。 図５のＢ図における断面を拡大して示した説明図。 コントローラハウジングと組み合わせた状態で示した図８と同様の説明図。 第２の実施例を示す要部の平面図。 図１０のＣ−Ｃ線に沿った要部の拡大断面図。

以下、この発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

図１および図２は、この発明に係る電子回路装置を備えた電動ブレーキ装置の全体的な構成を示す正面図および側面図である。この電動ブレーキ装置は、図外のブレーキペダルが連結されるインプットロッド１と、図外の油圧回路機構を介して各輪のホイールシリンダへブレーキ液圧を供給するマスタシリンダ２と、倍力機構を構成する電動モータならびにボールねじ機構（いずれも図示せず）を収容したアクチュエータハウジング３と、リザーバタンク４と、電動モータの駆動制御を行うコントローラ５と、を備えており、これらが一体のユニットとして構成されている。コントローラ５は、筐体として、矩形の浅皿状をなすコントローラハウジング６と、このコントローラハウジング６の開口面を覆う同じく矩形の浅皿状をなすカバー７と、を備えており、図３に示すように、コントローラハウジング６が２本のネジ８によってアクチュエータハウジング３に取り付けられているとともに、カバー７が別の２本のネジ９によってコントローラハウジング６に取り付けられている。コントローラハウジング６の下部は、アクチュエータハウジング３から下方へ突出しており、この突出部分の裏面側に、合成樹脂製のコネクタ１０が取り付けられている。なお、図３は、アクチュエータハウジング３からインプットロッド１やマスタシリンダ２を取り除いた状態を示している。

コントローラハウジング６は、金属部材、例えば熱伝導に優れたアルミニウム合金のダイキャストとして形成されており、図４にも示すように、周縁が全周に亘ってフランジ部１１として底壁１２から僅かに立ち上がっており、このフランジ部１１の内側の空間に、回路基板１３が収容されている。なお、上記フランジ部１１には、上記カバー７の端縁が図示せぬシール材とともに嵌合するシール保持溝１４が凹設されている。

回路基板１３は、図８，図９に模式的に示すように、基材１６例えばガラスエポキシ樹脂等からなる樹脂基材１６の表裏の表面に導電金属層１７ならびに絶縁層（レジスト）１８が積層されたものであり、その表裏両面に後述するように多数の電子部品が実装されている。なお、本発明においては、回路基板１３として金属基板を用いることも可能である。

回路基板１３は、周縁の複数点ならびに中央の１点に配した複数のネジ２１（図４参照）によってコントローラハウジング６に固定されており、この取付状態において、コントローラハウジング６の底壁１２との間に僅かな間隙２２（図６参照）が確保されるようになっている。従って、回路基板１３の裏面（コントローラハウジング６に向かう面）に実装された一部の電子部品（図示せず）は、この間隙２２内に収容される。

コントローラハウジング６に収容された回路基板１３とアクチュエータハウジング３内の電動モータ（図示せず）とは、図４，図６，図７に示すように、アクチュエータハウジング３から延びる複数本（例えば３本であり、３本のモータ端子が基板接続部では二股に分かれて６箇所でハンダ付けする構成となっている）の接続端子２３を介して電気的に接続されている。これらの接続端子２３は、図４に示すように、コントローラハウジング６の上部の一側部（図４の右上側）に「２×３」の形で配置されており、コントローラハウジング６の底壁１２には、これら３本の接続端子２３の配置領域に対応して、細長い矩形の開口部２４が開口形成されている。従って、アクチュエータハウジング３から突出した３本の接続端子２３は、図６，図７に示すように、底壁１２の開口部２４を貫通して回路基板１３に延びている。そして、各接続端子２３の先端部が回路基板１３に形成されたスルーホール２５（図５，図７参照）を貫通した上で回路基板１３上のパターン（図示せず）にハンダ付けされている。

一方、コントローラハウジング６の上部において上記の３本の接続端子２３に隣接する領域Ｘには、回路基板１３の表側（カバー７に向かう面）に実装される電子部品の中で発熱部品となるインバータ回路用の６個の半導体スイッチング素子（例えばＭＯＳ−ＦＥＴ）２７と４個の電解コンデンサ２８とが集合して配置されている。半導体スイッチング素子２７は、回路基板１３の幅方向の中央部に「２×３」の形で配置され、４個の電解コンデンサ２８は、回路基板１３の幅方向について接続端子２３とは反対側となる一側部に上下に一列に並んで配置されている。

これら複数の発熱部品が集合して配置された領域Ｘの裏面側においては、コントローラハウジング６に、底壁１２を部分的に一段高くなるように厚肉にして熱容量を大きくしたヒートマス３０が形成されている。このヒートマス３０は、図４のように投影したときに、６個の半導体スイッチング素子２７と４個の電解コンデンサ２８とを包含する範囲に形成されている。そして、ヒートマス３０の頂面３０ａは平坦面として形成されており、この頂面３０ａと回路基板１３の裏面とが伝熱性接着剤３１を介して接合されている（図６，図７参照）。伝熱性接着剤３１は、熱伝導性を高めるために適宜なフィラーを配合した接着剤であり、例えば、熱硬化型のものを用いることができる。なお、ヒートマス３０の頂面３０ａは、コントローラハウジング６の底面の一部に相当する。

回路基板１３には、上記の半導体スイッチング素子２７ならびに電解コンデンサ２８のほか、ＣＰＵ３３、コイル３４、電解コンデンサ３５、種々のＦＥＴ３６、等を含む多数の電子部品が実装されており、前述したように、一部は、回路基板１３の裏面に実装されている。なお、当然のことながら、裏面側のヒートマス３０の頂面３０ａと接する部分には、電子部品は存在しない。

また、回路基板１３の下部における多数のスルーホール３８が配列された領域Ｙは、前述したコネクタ１０の端子との接続が行われる領域である。本実施例においては、このコネクタ１０と隣接する回路基板１３下部においても、ＦＥＴ３６等のいくつかの発熱部品に対応してコントローラハウジング６の底壁１２に一段高くなったヒートマス３９，４０，４１が形成されており、各ヒートマス３９，４０，４１の頂面に回路基板１３の裏面が伝熱性接着剤３１を介して接合されている。

上記のような構成によれば、接続端子２３に隣接して位置するヒートマス３０の頂面３０ａに伝熱性接着剤３１を介して回路基板１３が固定されるため、車両走行振動等に起因した回路基板１３の振動が抑制される。特に、回路基板１３の接続端子２３に隣接する部分がコントローラハウジング６に固定されるため、回路基板１３のスルーホール２５に固定された接続端子２３の先端部と、アクチュエータハウジング３に支持された接続端子２３の基部と、の間での相対的な変位ないし振動が小さくなり、車両走行振動等を受けたとき接続端子２３に加わる負荷が小さくなる。そのため、接続端子２３に作用する繰り返しの応力による破損等が抑制され、その耐振性が向上する。

そして、上記のような回路基板１３の局部的な固定と同時に、伝熱性接着剤３１を介して、発熱部品である半導体スイッチング素子２７ならびに電解コンデンサ２８の熱がヒートマス３０に伝達され、これらの半導体スイッチング素子２７ならびに電解コンデンサ２８が効果的に冷却される。

また、図示の実施例では、コネクタ１０の複数の端子が接続される回路基板１３の下部においても、回路基板１３がヒートマス３９，４０，４１の頂面に伝熱性接着剤３１を介して固定されるため、同様に、回路基板１３の振動によってコネクタ１０の端子に作用する応力が低減するとともに、ＦＥＴ３６等の発熱部品の冷却がなされる。

次に、図８は、図５のＢ部における回路基板１３の断面を模式的に示した拡大断面図であり、この図に示すように、発熱部品である半導体スイッチング素子２７や電解コンデンサ２８の周囲には、放熱性を高めるために複数のスルーホール５１が形成されている。図示例のスルーホール５１は、樹脂基材１６の表裏の導電金属層１７を互いに接続するように金属層５２が内周面に形成されたいわゆるサーマルビアとして構成されている。なお、内周に金属層５２を具備しない単純なスルーホールであってもよい。

そして、発熱部品例えば半導体スイッチング素子２７の端子のハンダ接続部５５に隣接して配置されたスルーホール５１については、該スルーホール５１とハンダ接続部５５との間において、絶縁層１８を線状ないし帯状に切り欠くことによって、スルーホール５１とハンダ接続部５５とを隔てる凹溝５３が形成されている。なお、必要に応じて、さらには回路パターンの上で可能であれば、絶縁層１８と導電金属層１７との２層に亘って、より深い凹溝５３を形成するようにしてもよい。

さらに、上記凹溝５３のハンダ接続部５５側の開口縁に沿って、シルクパターンのダミーパターンからなる堰５４が絶縁層１８の上に積層されている。この堰５４は、回路基板１３表面に必要な他の文字・数字（例えば型番等）のシルクパターン印刷と同時に形成することが可能である。

図９は、このようなスルーホール５１を備えた回路基板１３が伝熱性接着剤３１を介してコントローラハウジング６に組み付けられた状態を示している。上記のようにヒートマス３０と回路基板１３との間に配置される伝熱性接着剤３１は、未硬化の段階では流動性を有するので、例えばネジ２１の締付に伴い、発熱部品周囲のスルーホール５１内に伝熱性接着剤３１が侵入し、該スルーホール５１内に充填された状態となって硬化する。

このようにスルーホール５１内に伝熱性接着剤３１が充填されていると、伝熱性接着剤３１は空気層に比較して熱伝導に優れることから、回路基板１３の表側の導電金属層１７から裏面側の導電金属層１７への熱伝導が向上する。ひいては、発熱部品である半導体スイッチング素子２７や電解コンデンサ２８からヒートマス３０への放熱性が向上する。

ここで、スルーホール５１を通して回路基板１３の表面に溢れ出た伝熱性接着剤３１が電子部品のハンダ接続部５５に付着して硬化すると、伝熱性接着剤３１とハンダとの熱膨張率が異なることから、経時的にハンダ接続部５５に応力が作用し、好ましくない。これに対し、上記実施例の構成では、スルーホール５１とハンダ接続部５５との間に凹溝５３ならびに堰５４が設けられているため、スルーホール５１を通して多少の伝熱性接着剤３１が回路基板１３の表面に溢れ出ても、図９に示すように、凹溝５３ならびに堰５４によって堰き止められ、ハンダ接続部５５への付着が抑制される。なお、伝熱性接着剤３１の塗布を伴う回路基板１３のコントローラハウジング６への取付は、図９に示したように、回路基板１３ならびにコントローラハウジング６が概ね水平となった姿勢でもって行われる。

従って、ハンダ接続部５５への伝熱性接着剤３１の付着による応力の発生を抑制することができる。そして、このようにスルーホール５１から多少の伝熱性接着剤３１が溢れ出てもハンダ接続部５５への付着を抑制できることから、スルーホール５１の長さ全体に亘って伝熱性接着剤３１を確実に充填することが可能となり、回路基板１３の板厚方向での熱伝導が向上する。

なお、上記実施例では、回路基板１３が、コントローラハウジング６の底面として一段高くなったヒートマス３０の頂面３０ａに接着固定されているが、本発明はこれに限られるものではなく、コントローラハウジング６の底面の一部に回路基板１３が伝熱性接着剤３１を介して接着されていればよい。また本発明においては、発熱部品の全てがヒートマス３０の上に配置される必要はないが、少なくともインバータ回路を構成する６個の半導体スイッチング素子２７の全てが接続端子２３に隣接してヒートマス３０の上に配置されることが望ましい。

また、図８，図９に示した実施例では、スルーホール５１から溢れ出た伝熱性接着剤３１を堰き止めるために凹溝５３と堰５４との双方が用いられているが、いずれか一方を用いることも可能である。

次に、図１０および図１１は、スルーホールを通して溢れ出た伝熱性接着剤３１を発熱部品例えば電解コンデンサ２８の固定に積極的に利用するようにした第２実施例を示している。図１０は、ヒートマス３０の上方に配置された４個の電解コンデンサ２８の周辺部分のみを示しており、図１１は、そのＣ−Ｃ線に沿った断面を示している。なお、以下に説明する要部以外は、前述した実施例と特に変わりがない。

この実施例においては、一列に並んだ４個の電解コンデンサ２８の両側でかつ隣接する２つの電解コンデンサ２８の間となる位置に、回路基板１３に、一つあるいは複数個のスルーホール６１が貫通形成されている。図示例では、電解コンデンサ２８の各々の側に４個ずつスルーホール６１が配置されている。これらのスルーホール６１は、適当量の伝熱性接着剤３１が回路基板１３の表面に溢れ出るように、その孔径や位置等が設定されている。

回路基板１３をコントローラハウジング６に取り付けた状態においては、ヒートマス３０と回路基板１３との間に塗布された未硬化の伝熱性接着剤３１が、例えばネジ２１の締付に伴ってスルーホール６１に侵入し、かつ回路基板１３の表面に溢れ出る。このように溢れ出た伝熱性接着剤３１は、図１０および図１１に符号３１ａを付して示すように、電解コンデンサ２８の基部周囲に拡がって硬化し、電解コンデンサ２８を回路基板１３に対し接着する。

従って、回路基板１３に実装される種々の電子部品の中で比較的高さが高くかつ質量の大きな電子部品である電解コンデンサ２８が、回路基板１３によって堅固に支持されることとなり、車両振動等に対する電解コンデンサ２８の支持強度が高くなる。

なお、図示はしていないが、電解コンデンサ２８の端子のハンダ接続部に対しては、図８，図９で示したような凹溝５３や堰５４を用いて伝熱性接着剤３１の付着を抑制することが望ましい。

上記のスルーホール６１は、いわゆるサーマルビアとして内周面に金属層を具備するものであってもよく、あるいは内周に金属層を具備しない単純なスルーホールであってもよい。いずれの場合にも、スルーホール６１内に伝熱性接着剤３１が充填された状態で硬化するので、前述した実施例と同じく、回路基板１３の板厚方向での熱伝導の向上にも寄与するものとなる。

なお、図１０，図１１では、電解コンデンサ２８を例に説明したが、他の電子部品の固定ないし補強にスルーホール６１から溢れ出る伝熱性接着剤３１を利用することも可能である。

また本発明は、上記実施例の電動ブレーキ装置のコントローラ５に限定されるものではなく、種々の電子回路装置に適用することが可能である。

以上のように、本発明によれば、金属製のコントローラハウジングと、このコントローラハウジングに収容され、かつ発熱部品が搭載された回路基板と、上記コントローラハウジングの外部から該コントローラハウジングを貫通して延び、先端が上記回路基板に接続された接続端子と、を備えてなる電子回路装置において、複数の発熱部品が上記接続端子に隣接した領域内に集合して配置されており、上記回路基板の上記領域が、上記コントローラハウジングの底面に伝熱性接着剤を介して接合されているので、発熱部品の放熱性が向上すると同時に、接続端子に近い位置で回路基板をコントローラハウジングに固定支持することができ、外部から振動を受けたときに接続端子に作用する負荷が軽減する。特に、複数の発熱部品を接続端子に隣接した領域に集合配置したことから、最小限の伝熱性接着剤でもって効果的な固定支持ならびに放熱性向上が図れる。

また、好ましい実施例では、上記領域に対応するコントローラハウジング底面部分が、ヒートマスとして部分的に厚肉に形成されており、このヒートマスの頂面に上記回路基板が伝熱性接着剤を介して接合されている。これにより、発熱部品に対する冷却がより効果的となる。また、ヒートマス以外の部分では、コントローラハウジング底面と回路基板との間に間隙が形成されるため、回路基板裏面への電子部品の実装が可能となる。

また一実施例では、上記コントローラハウジングはアクチュエータハウジングに取り付けられており、上記アクチュエータハウジングに支持された上記接続端子が、上記コントローラハウジングに設けられた開口部を通して上記回路基板まで延びている。回路基板を伝熱性接着剤を介して固定することで、このような接続端子に作用する負荷が軽減する。

また一実施例では、上記回路基板の上記領域内に、該回路基板を貫通するスルーホールを有し、このスルーホール内に上記伝熱性接着剤が充填されているため、回路基板の板厚方向での熱伝導が向上する。

また一実施例では、上記回路基板の上記領域内に、固定対象となる発熱部品に隣接して、該回路基板を貫通するスルーホールを有し、上記回路基板と上記コントローラハウジング底面との間から上記スルーホールを通して回路基板上に溢れ出た上記伝熱性接着剤によって上記発熱部品が上記回路基板に固定されているので、同時に、発熱部品の支持強度が向上する。

また一実施例では、上記回路基板の上記領域内に、該回路基板を貫通するスルーホールを有し、このスルーホールに隣接する発熱部品の端子のハンダ接続部と該スルーホールとの間に、回路基板表面の金属層ないし絶縁層を切り欠いてなる凹溝が形成されているので、ハンダ接続部への伝熱性接着剤の不要な付着を抑制することができる。

また一実施例では、上記回路基板の上記領域内に、該回路基板を貫通するスルーホールを有し、このスルーホールに隣接する発熱部品の端子のハンダ接続部と該スルーホールとの間に、ダミーパターンからなる堰が積層されているので、ハンダ接続部への伝熱性接着剤の不要な付着を抑制することができる。

また一実施例では、発熱部品としてインバータ回路を構成する複数個の半導体スイッチング素子と複数個の電解コンデンサとが上記領域内に配置されているので、発熱量が比較的大きなこれら発熱部品を確実に冷却することができる。

３…アクチュエータハウジング
５…コントローラ
６…コントローラハウジング
１３…回路基板
２３…接続端子
２４…開口部
２７…半導体スイッチング素子（発熱部品）
２８…電解コンデンサ（発熱部品）
３０…ヒートマス
３１…伝熱性接着剤
５１…スルーホール
５３…凹溝
５４…堰
６１…スルーホール

Claims (8)

1. 金属製のコントローラハウジングと、
   このコントローラハウジングに収容され、かつ発熱部品が搭載された回路基板と、
   上記コントローラハウジングの外部から該コントローラハウジングを貫通して延び、先端が上記回路基板に接続された接続端子と、
   を備えてなる電子回路装置において、
   複数の発熱部品が上記接続端子に隣接した領域内に集合して配置されており、
   上記回路基板の上記領域が、上記コントローラハウジングの底面に伝熱性接着剤を介して接合されている、電子回路装置。
2. 上記領域に対応するコントローラハウジング底面部分が、ヒートマスとして部分的に厚肉に形成されており、このヒートマスの頂面に上記回路基板が伝熱性接着剤を介して接合されている、請求項１に記載の電子回路装置。
3. 上記コントローラハウジングはアクチュエータハウジングに取り付けられており、
   上記アクチュエータハウジングに支持された上記接続端子が、上記コントローラハウジングに設けられた開口部を通して上記回路基板まで延びている、請求項１に記載の電子回路装置。
4. 上記回路基板の上記領域内に、該回路基板を貫通するスルーホールを有し、
   このスルーホール内に上記伝熱性接着剤が充填されている、請求項１に記載の電子回路装置。
5. 上記回路基板の上記領域内に、固定対象となる発熱部品に隣接して、該回路基板を貫通するスルーホールを有し、
   上記回路基板と上記コントローラハウジング底面との間から上記スルーホールを通して回路基板上に溢れ出た上記伝熱性接着剤によって上記発熱部品が上記回路基板に固定されている、請求項１に記載の電子回路装置。
6. 上記回路基板の上記領域内に、該回路基板を貫通するスルーホールを有し、
   このスルーホールに隣接する発熱部品の端子のハンダ接続部と該スルーホールとの間に、回路基板表面の金属層ないし絶縁層を切り欠いてなる凹溝が形成されている、請求項１に記載の電子回路装置。
7. 上記回路基板の上記領域内に、該回路基板を貫通するスルーホールを有し、
   このスルーホールに隣接する発熱部品の端子のハンダ接続部と該スルーホールとの間に、ダミーパターンからなる堰が積層されている、請求項１に記載の電子回路装置。
8. 発熱部品としてインバータ回路を構成する複数個の半導体スイッチング素子と複数個の電解コンデンサとが上記領域内に配置されている、請求項１に記載の電子回路装置。

Images