电子控制装置

文档序号:311484 发布日期:2021-11-26 浏览:8次 >En<

阅读说明:本技术 电子控制装置 (Electronic control device ) 是由 远山仁博 中村祐辉 植松裕 坂本英之 于 2020-03-31 设计创作,主要内容包括:本发明为一种电子控制装置,具备:导电性的壳体;电路基板,其设置在所述壳体内部,搭载包含集成电路的电子零件;以及细长形状的导电性的导体零件,其设置在所述电路基板上,配置在比所述电子零件高的位置,所述导体零件中,所述导体零件与所述壳体的距离比所述导体零件与所述电路基板的距离短。(The present invention provides an electronic control device, comprising: a conductive housing; a circuit board which is provided inside the housing and on which electronic components including an integrated circuit are mounted; and an elongated conductive conductor component provided on the circuit board and disposed at a position higher than the electronic component, wherein a distance between the conductor component and the case is shorter than a distance between the conductor component and the circuit board.)

电子控制装置

技术领域

本发明涉及电子控制装置。

背景技术

为了实现以碰撞损害减轻制动等为首的驾驶辅助系统或自动驾驶等,汽车的电子控制装置所要求的计算性能在提升。因此,在电子控制装置中搭载动作频率较高的集成电路。

伴随于此,在电路中耦合有电噪声/电磁噪声时,电子控制装置有容易发生不良情况的倾向。在汽车的电子控制装置中,为确保汽车的安全性,以国际标准的形式制定有评价对来自外部的电磁噪声的耐性的方法。此外,针对同样作为电磁噪声的发生源而可能成为问题的静电,也以国际标准的形式规定有试验方法。

专利文献1中揭示有一种以金属罩将基板上的全部电子零件笼罩的高频屏蔽电路。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本专利特开2005-223267号公报

发明内容

发明要解决的问题

专利文献1的技术存在被金属罩笼罩的电子零件的散热和金属罩的设置耗费成本的问题。

解决问题的技术手段

本发明的第1形态的电子控制装置优选具备:导电性的壳体;电路基板,其设置在所述壳体的内部,搭载包含集成电路的电子零件;以及细长形状的导电性的导体零件,其设置在所述电路基板上,配置在比所述电子零件高的位置,所述导体零件与所述壳体的距离比所述导体零件与所述电路基板的距离短。

本发明的第2形态的电子控制装置优选具备:导电性的壳体;电路基板,其设置在所述壳体内部,搭载包含集成电路的电子零件;细长形状的导电性的导体零件,其设置在所述电路基板上,配置在比所述电子零件高的位置;以及介电体,其插入在所述导体零件与所述壳体之间,所述导体零件起到所述壳体为止的距离比所述导体零件起到所述电路基板为止的距离与所述介电体的相对介电常数的乘值短。

发明的效果

根据本发明,电子零件的散热优异,能以低成本抑制从壳体间隙进出的噪声对电路基板的影响以及不需要的电磁波辐射。

附图说明

图1为比较例的电子控制装置的截面图。

图2为第1实施方式的电子控制装置的截面图。

图3为第1实施方式的电子控制装置的电路基板的俯视图。

图4为在第1实施方式的电子控制装置的截面图中展示电磁噪声带来的电场的分布的图。

图5为第2实施方式的电子控制装置的截面图。

图6为第3实施方式的电子控制装置的电路基板的俯视图。

图7为第4实施方式的电子控制装置的电路基板的俯视图。

图8为第5实施方式的电子控制装置的电路基板的俯视图。

图9为第6实施方式的电子控制装置的电路基板的俯视图。

图10为第7实施方式的电子控制装置的电路基板的俯视图。

图11为第8实施方式的电子控制装置的截面图。

图12为第8实施方式的电子控制装置的电路基板的俯视图。

图13为第9实施方式的电子控制装置的截面图。

图14为第10实施方式的电子控制装置的截面图。

图15为第11实施方式的电子控制装置的截面图。

图16为第12实施方式的电子控制装置的截面图。

具体实施方式

下面,参考附图,对本发明的实施方式进行说明。以下的记载及附图是用于说明本发明的示例,为了明确说明而酌情进行了省略及简化。本发明也能以其他各种形态加以实施。只要无特别限定,则各构成要素可为单数也可为复数。

关于附图中展示的各构成要素的位置、大小、形状、范围等,为了使发明容易理解,有时未展示实际的位置、大小、形状、范围等。因此,本发明并非一定限定于附图中揭示的位置、大小、形状、范围等。

[比较例]

参考图1,对成为与本实施方式的比较例的车载用电子控制装置500进行说明。

图1为比较例的电子控制装置500的截面图。电子控制装置500具有金属制成的壳体上部501和壳体下部502,电路基板601以被壳体上部501和壳体下部502上下包夹的形态容纳在内部。电路基板601上搭载有集成电路603-1、603-2。此外,电路基板601上,在电路基板601的端部搭载有连接器701。连接器701由与电路基板601上的电路连接的连接器针脚705和覆盖连接器针脚705的罩壳704构成。连接器701展示连接有公母连接器的状态。连接器701内的连接器针脚705与线束703连接,被导出至电子控制装置500外部。

连接器701周边的间隙、连接器701的罩壳704的树脂部分等成为由金属制成的壳体上部501和壳体下部502构成的屏障的开口部分,导致电磁噪声从外部侵入。此外,连接器701周边以外的壳体上部501与壳体下部502的间隙也成为电磁噪声的侵入口。

如图1所示,在电子控制装置500的壳体内产生侵入的电磁噪声带来的电场803。该电场803在电路基板601与壳体上部501之间的空间内传播,电路基板601上的集成电路603-1、603-2以及它们周边的电路基板601上的电路暴露在电磁噪声的电场中,由此造成动作不良。尤其是在波长与壳体的尺寸相近的频段内,会在壳体内的空间内引起谐振而与电路基板强耦合,由此引发问题。再者,此处为了以易理解性为优先,仅在开口部较大、电磁噪声容易侵入的壳体上部501与电路基板601之间记载了电磁噪声的电场803,但电磁噪声也会侵入至壳体下部502与电路基板601之间。

为了解决这样的问题,考虑以金属罩将电路基板601上的集成电路603-1、603-2完全笼罩,但集成电路603-1、603-2的散热变得困难,此外,为了在电路基板601上设置金属罩,有空间和成本增加的担忧。

在以下叙述的本实施方式中,电子零件的散热优异,能以低成本抑制从壳体间隙进出的噪声以及不需要的电磁波辐射。

[第1实施方式]

参考图2至图4,对本发明的第1实施方式进行说明。图2为电子控制装置100的截面图。图3为电子控制装置100内的电路基板201的俯视图。图4为表示电子控制装置100的截面图中的电磁噪声带来的电场的分布的图。

如图2所示,电子控制装置100具有金属制成的壳体上部101和壳体下部102,电路基板201以被壳体上部101和壳体下部102上下包夹的形态容纳在内部。在以下的说明中,有时将壳体上部101和壳体下部102加以统称而记作壳体103。电路基板201上搭载有集成电路203-1、203-2。此外,电路基板201上,在电路基板201的端部搭载有作为外部连接端子的连接器301。连接器301由与电路基板201上的电路连接的连接器针脚305和覆盖连接器针脚305的连接器罩壳304构成。连接器301展示连接有公母连接器的状态。连接器301内的连接器针脚305与线束303连接,被导出至电子控制装置100外部。

如图2所示,导体零件402以其两端与电路基板201上连接的形态加以搭载。配置成导体零件402的上表面与壳体上部101的距离H1比导体零件402的上表面与电路基板201的上表面的距离H2短。

如图3所示,在电路基板201的4个角落设置有螺钉固定孔205,借助螺钉经由该螺钉固定孔205而将电路基板201固定在壳体下部102。在集成电路203-1和集成电路203-2的周边区域内配置有信号线路204。以跨过这些区域或者通过周边上空的方式配置导体零件402-1、402-2。进一步地,导体零件402-1、402-2配置成将配置有连接器301的电路基板201的一侧与未配置连接器301的电路基板201的另一侧相连结。导体零件402-1、402-2并列配置在电路基板201上,其间隔将电路基板201大致等分。并且,导体零件402-1、402-2配置成位于连接器301附近。图3所示的例子展示的是配置2根导体零件402-1、402-2的例子,但也可配置多根。在该情况下,也是大致等间隔地配置。在以下的说明中,有时将多根导体零件记作导体零件402。

导体零件402-1、402-2的两端软焊在电路基板201上的焊盘206上。电路基板201上的焊盘206借助过孔207而连接至电路基板201的内层的接地层。此处是以基于过孔的连接为例来进行的展示,但也可借助电路基板201表层内的线路与接地连接。此外,即便不直接与电路基板201内的接地连接,也可经由电容器等以AC方式与接地连接。此外,导体零件402-1、402-2的两端能以电性方式直接连接于壳体上部101或壳体下部102,也可连接于与壳体上部101和壳体下部102电性相连的图案。

导体零件402由铜等导电性材料形成。此外,导体零件402只要为细长形状即可,例如包括板状、线状、棒状、管状等。在本实施方式以及以下所说明的实施方式中,以板状为例来进行说明。进一步地,细长形状的导体零件402无须为直线,可根据零件的配置、壳体的形状等加以歪曲。

如图4所示,在电子控制装置100的壳体内产生侵入的电磁噪声带来的电场603。此处,配置在电路基板201上的导体零件402因其上表面相较于电路基板201而言靠近壳体上部101侧配置,因此侵入的电磁噪声带来的电场603集中在导体零件402与壳体上部101之间。由此,电路基板201上的集成电路203-1、203-2以及它们周边的电路基板201上的信号线路204等不易受到电磁噪声的电场的影响。

在本实施方式中的导体零件402的配置例中,对于从连接器301侧侵入的噪声与将配置有连接器301的电路基板201的一侧和未配置连接器301的电路基板201的另一侧相连结的壳体尺寸发生谐振而构成驻波的情况比较有效。

如上所述,侵入到金属制壳体103内的电磁噪声集中到电路基板201与壳体103接近、相对于电磁噪声而言阻抗看起来较低的部分进行传播。电路基板201上搭载的导体零件402配置在比电路基板201靠近壳体103的位置,因此电磁噪声集中到该导体零件402与壳体103之间,从而保护电路基板201上的集成电路203等不受电磁噪声影响。由于对电磁噪声的路径进行控制而使其集中这一特性,即便不像以往的屏蔽结构那样将应保护的集成电路203等的整体笼罩,也能获得保护其不受电磁噪声影响的效果,因此与散热结构等的兼顾变得容易。此外,还能削减导体零件402的设置所需的电路基板201上的面积,结构简单、成本降低。

进而,根据电磁学上的互易定理,从集成电路203等产生的噪声传播也得到抑制,因此对于从电路基板201向外部辐射的不需要的电磁波也获得抑制效果。

[第2实施方式]

参考图5,对本发明的第2实施方式进行说明。图5为电子控制装置100的截面图。在本实施方式中,除了第1实施方式的构成以外,还在电路基板201与壳体下部102之间配置导体零件402-2。对与第1实施方式相同的部位标注同一符号并省略其说明。

在电路基板201的背面配置有集成电路203-3。以跨过集成电路203-3上部的方式在电路基板201的背面配置多根导体零件402。具体而言,配置成导体零件402-2的下表面与壳体下部102的距离H1'比导体零件402的下表面与电路基板201的背面的距离H2'短。

导体零件402-2的材质、形状等与第1实施方式中说明过的相同。此外,导体零件402-2与电路基板201等的连接也与第1实施方式中说明过的相同。

根据本实施方式,对于侵入到电路基板201与壳体下部102之间的电磁噪声,也能保护集成电路203-3等不受电磁噪声影响。其他效果与第1实施方式中说明过的相同。

[第3实施方式]

参考图6,对本发明的第3实施方式进行说明。图6为电子控制装置100内的电路基板201的俯视图。对与图3等所示的第1实施方式相同的部位标注同一符号并省略其说明。

在本实施方式中,在用于搭载导体零件402的焊盘206与电路基板201内的接地和过孔207之间插入电阻器208。在导体零件402上发生电谐振、噪声被积蓄的频率下,第1实施方式中叙述过的效果可能会降低。通过像本实施方式这样经由电阻器208来连接导体零件402,可以将谐振能量转换为热能,由此避免效果的降低。

电阻器208的电阻值设为与将壳体上部101和导体零件402视为传输线路时的特性阻抗相近的值,由此形成接近匹配终结的状况。换句话说,电阻器208取与由导体零件402和壳体103的剖面结构决定的特性阻抗相符的电阻值。由此,能够抑制电阻器208中的反射而最有效地转换为热能。例如,在壳体上部101与导体零件402的距离为几mm、导体零件为宽度3mm/厚度0.5mm左右的情况下,宜使用1~10Ω左右的电阻。

导体零件402的材质、形状等与第1实施方式中说明过的相同。其他效果与第1实施方式中说明过的相同。

[第4实施方式]

参考图7,对本发明的第4实施方式进行说明。图7为电子控制装置100内的电路基板201的俯视图。对与图3等所示的第1实施方式相同的部位标注同一符号并省略其说明。

在本实施方式中,以与搭载有连接器301的电路基板201的边平行的方式在电路基板201的大致中央搭载有导体零件402。再者,导体零件402展示的是1根的例子,但也可大致等间隔地并列设置多根导体零件402。在因连接至电子控制装置100的传感器等的增加而搭载大量连接器的情况下,电路基板201大多构成为搭载连接器301那一边成为长边。在该情况下,会从最低频率产生长边方向的尺寸所引起的谐振,容易成为问题,而本实施方式中通过与该方向平行地配置导体零件402,能做到不易引起该谐振造成的问题。

导体零件402的材质、形状等与第1实施方式中说明过的相同。其他效果与第1实施方式中说明过的相同。

[第5实施方式]

参考图8,对本发明的第5实施方式进行说明。图8为电子控制装置100内的电路基板201的俯视图。对与图3等所示的第1实施方式相同的部位标注同一符号并省略其说明。

在本实施方式中,导体零件402呈十字形状。构成十字形状的各导体零件402的长边方向以与电路基板201的边平行的方式配置在电路基板201的大致中央。再者,也能以与电路基板201的各边平行的方式组合2根导体零件402来构成十字形状。进一步地,与电路基板201的各边平行配置的导体零件402也能以纵横各自组合多根的方式构成。在并列配置多根的情况下,将导体零件402的间隔配置为大致相同间隔。此外,导体零件402的两端处的与电路基板的连接与第1实施方式或第3实施方式中说明过的相同。

根据本实施方式,不论是对于从电路基板201的各边也就是连接器301侧侵入的噪声还是对于与连接器301搭载边平行的方向的谐振带来的噪声,都能有效地抑制噪声的影响。

导体零件402的材质等与第1实施方式中说明过的相同。其他效果与第1实施方式中说明过的相同。

[第6实施方式]

参考图9,对本发明的第6实施方式进行说明。图9为电子控制装置100内的电路基板201的俯视图。对与图3等所示的第1实施方式相同的部位标注同一符号并省略其说明。

在本实施方式中,导体零件402呈X字形状。构成X字形状的各导体零件402的长边方向以处于电路基板201的对角线上的方式配置在电路基板201的大致中央。再者,也能以处于电路基板201的对角线上的方式组合2根导体零件402来构成X字形状。此外,导体零件402的两端处的与电路基板的连接与第1实施方式或第3实施方式中说明过的相同。

通过倾斜地配置导体零件402,对于包括电路基板201的纵及横在内的多种谐振都能加以覆盖。此外,与中央附近相比,电路基板201的四个角落大多不会配置电路零件等,因此有容易在该部分配置与导体零件402连接的焊盘206这一优点。

导体零件402的材质等与第1实施方式中说明过的相同。其他效果与第1实施方式中说明过的相同。

[第7实施方式]

参考图10,对本发明的第7实施方式进行说明。图10为电子控制装置100内的电路基板201的俯视图。对与图3等所示的第1实施方式相同的部位标注同一符号并省略其说明。

在本实施方式中,用于设置导体零件402的焊盘206呈圆形,而且在电路基板201上的周围设置有多处焊盘206。由于焊盘206呈圆形,因此可以在设计好电路基板201后选择电路基板201上的任意2个焊盘206来酌情选择导体零件402的配置。在图10所示的例子中,导体零件402-1配置成将配置有连接器301的电路基板201的一侧与未配置连接器301的电路基板201的另一侧相连结。导体零件402-2以从电路基板201的角落跨过连接器301形成的开口部的方式倾斜地配置。

再者,除了圆形以外,焊盘206也可为扇形、多角形等,只要是与导体零件402的多个配置方向相对应的形状即可。

容易发生壳体103的尺寸所引起的谐振的GHz频段的噪声的行为有时难以在设计时加以预测。此外,集成电路203的耐噪性也大多不会在设计时预先判明。在这样的情况下,通过在设计后酌情改变导体零件402的安装方式来变更耐噪性,能在不修正电路基板201的电路图案的情况下作出应对。

导体零件402的材质等与第1实施方式中说明过的相同。其他效果与第1实施方式中说明过的相同。

[第8实施方式]

参考图11、图12,对本发明的第8实施方式进行说明。图11为电子控制装置100的截面图。图12为电子控制装置100内的电路基板201的俯视图。对与图2~图4所示的第1实施方式相同的部位标注同一符号并省略其说明。

在本实施方式中,如图11所示,导体零件402是在电路基板201上立起的间隔壁形状,配置在电路基板201上。如图12所示,导体零件402的整个下表面与电路基板201的焊盘206连接。导体零件402配置成将配置有连接器301的电路基板201的一侧与未配置连接器301的电路基板201的另一侧相连结。在图12所示的例子中,导体零件402划分出电路基板201上的配置有集成电路203-1及集成电路203-2的区域和其他区域。如图11所示,配置成导体零件402的上表面与壳体上部101的距离H1比导体零件402的上表面与电路基板201的上表面的距离H2短。

导体零件402由铜等导电性材料形成。此外,导体零件402只要为间隔壁形状即可,例如只要为平板形状等对区域进行划分的形状即可。

根据本实施方式,可以借助导体零件402来划分搭载有高频率的集成电路203的区域及其以外的区域,从而可以设置保护其不受壳体103内的电磁噪声影响的区域。其他效果与第1实施方式中说明过的相同。

[第9实施方式]

参考图13,对本发明的第9实施方式进行说明。图13为电子控制装置100的截面图。对与图2等所示的第1实施方式相同的部位标注同一符号并省略其说明。

如图13所示,导体零件402在其两端与电路基板201连接,而导体零件402的大致中央部也与电路基板201在连接点210上连接。与电路基板201的连接与第1实施方式相同,与电路基板201上的接地等连接。图13中展示了导体零件402的大致中央部的一个部位与电路基板201连接的例子,但是,例如在电路基板201的四边较长的情况下,也可设为将导体零件402大致等分的多个部位与电路基板201连接。即,导体零件402在其两端以外的中间地点也与电路基板201连接在一起。

根据本实施方式,导体零件402在多个部位固定在电路基板201上,由此能提高对振动和加速度的耐性。

导体零件402的材质、形状等与第1实施方式中说明过的相同。其他效果与第1实施方式中说明过的相同。

[第10实施方式]

参考图14,对本发明的第10实施方式进行说明。图14为电子控制装置100的截面图。对与图2等所示的第1实施方式相同的部位标注同一符号并省略其说明。

如图14所示,在电路基板201的一部分设置有螺钉固定孔,借助螺钉209隔着电路基板201而将导体零件402直接固定在壳体下部102。再者,图14中展示了利用螺钉209直接固定在壳体下部102的例子,但也可在壳体下部102设置突起部、在该突起部上插通电路基板201及导体零件402来加以固定。即,导体零件402隔着电路基板201直接固定在壳体103上。

根据本实施方式,通过螺纹固定等将导体零件402固定在壳体103上,由此能使其固定更加牢固。

导体零件402的材质等与第1实施方式中说明过的相同。其他效果与第1实施方式中说明过的相同。

[第11实施方式]

参考图15,对本发明的第11实施方式进行说明。图15为电子控制装置100的截面图。对与图2等所示的第1实施方式相同的部位标注同一符号并省略其说明。

如图15所示,导体零件402在其两端与电路基板201连接,而导体零件402的大致中央部借助螺钉211与壳体上部101固定。图15中展示了导体零件402的大致中央部的一个部位与壳体上部101连接的例子,但是,例如在电路基板201的四边较长的情况下,也可设为将导体零件402大致等分的多个部位与壳体上部101连接。即,导体零件402在其中间地点与壳体103接触。

在本实施方式中,导体零件402在其途中利用1处或多处螺钉与壳体上部101固定在一起,取得了导通。由此,壳体上部101与导体零件402之间产生直接的路径,因此获得使噪声的路径进一步集中的效果。此外,通过将导体零件402的途中固定,对振动和加速度的耐性提高。

导体零件402的材质等与第1实施方式中说明过的相同。其他效果与第1实施方式中说明过的相同。

[第12实施方式]

参考图16,对本发明的第12实施方式进行说明。图16为电子控制装置100的截面图。对与图2等所示的第1实施方式相同的部位标注同一符号并省略其说明。

在本实施方式中,在导体零件402与壳体上部101之间插入介电体106。通过插入介电体106,获得噪声电场更强地集中的效果,因此对导体零件402与壳体上部101的距离H3的位置制约得到缓和。具体而言,构成为在将介电体106的相对介电常数设为εr时,导体零件402与壳体上部101的距离H3的εr分之一比导体零件402与电路基板201的距离H4短。换句话说,导体零件402起到壳体上部101为止的距离H3比导体零件402起到电路基板201为止的距离H4与介电体的相对介电常数εr的乘值短。

再者,在第1实施方式~第11实施方式中,也可设为在导体零件402与壳体上部101之间插入介电体106的构成。

本实施方式的其他效果与第1实施方式中说明过的相同。

根据以上说明过的实施方式,获得以下作用效果。

(1)电子控制装置100具备:导电性的壳体103;电路基板201,其设置在壳体103内部,搭载包含集成电路203的电子零件;以及细长形状的导电性的导体零件402,其设置在电路基板201上,配置在比电子零件高的位置,导体零件402中,导体零件402与壳体103的距离比导体零件402与电路基板201的距离短。由此,电子零件的散热优异,能以低成本抑制从壳体间隙进出的噪声对电路基板的影响以及不需要的电磁波辐射。

(2)电子控制装置100具备:导电性的壳体103;电路基板201,其设置在壳体103内部,搭载包含集成电路203的电子零件;细长形状的导电性的导体零件402,其设置在电路基板201上,配置在比电子零件高的位置;以及介电体106,其插入在导体零件402与壳体103之间,导体零件402起到壳体103为止的距离比导体零件402起到电路基板201为止的距离与介电体106的相对介电常数的乘值短。由此,电子零件的散热优异,能以低成本抑制从壳体间隙进出的噪声对电路基板的影响以及不需要的电磁波辐射。

本发明不限定于上述实施方式,只要不损害本发明的特征,则在本发明的技术思想的范围内思索的其他形态也包含在本发明的范围内。此外,也可设为上述实施方式与多个变形例组合而成的构成。

下面的优先权基础申请的揭示内容以引用文的形式并入至本申请:

日本专利申请2019-82014(2019年4月23日申请)。

符号说明

100…电子控制装置

101…壳体上部

102…壳体下部

103…壳体

106…介电体

201…电路基板

203-1、203-2…集成电路

204…信号线路

205…螺钉固定孔

206…焊盘

207…过孔

208…电阻器

209…螺钉

304…连接器罩壳

305…连接器针脚

402…导体零件。

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