JP3722702B2

JP3722702B2 - Car electronics

Info

Publication number: JP3722702B2
Application number: JP2001010450A
Authority: JP
Inventors: 功安積; 哲司渡辺
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2001-01-18
Filing date: 2001-01-18
Publication date: 2005-11-30
Anticipated expiration: 2021-01-18
Also published as: JP2002216886A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、車載電子機器に関するものであり、特に、耐熱性、耐水性（防水性）、耐振性、量産性に優れた収納筐体を含む車載電子機器構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、プリント基板の収納筐体の構造としては、一対のケース部材とカバー部材による２ピース構造がもっとも単純な構造であり、その技術は特開平８−１４８８４２号公報（先行技術１）、特開平１１−３４６４１８号公報（先行技術２）に開示されている。そのうち、先行技術２では電子基板に取り付けされた発熱部品の発生熱をいかに効率的に放散させるかについては論及していないが、先行技術１では発熱電子部品を絶縁電子回路部品として、該部品を板金製カバーに接触させて電気的ショートの保護と放熱効果向上を図る考え方が提示されている。また、先行技術２では、コネクタハウジングとカバーが一体化され、電子基板が該カバー側に固定される構造が提示されている。
【０００３】
また、プリント基板を固定した中間フレーム部材に上下カバー部材を取り付けた３ピース構造の筐体構造が、特開平６−３１８７９０号公報（先行技術３）や、特開平８−１８１４７１号公報（先行技術４）に開示されている。
先行技術３のものは、中間フレーム部材と上下カバー間の接着固定材によるシールに関するものであるが、発熱部品の熱放散性向上には論及していない。
先行技術４のものは、電子基板の弾力性を利用して発熱部品を中間フレーム部材に圧着させて効果的に熱放散させる構造が提示されている。
【０００４】
一方、特開平８−２０４０７２号公報（先行技術５）によれば、両面基板の一方の面に固定された発熱部品の発生熱がスルーホールメッキ穴を介して他方の面に伝熱され、熱導電性の弾性絶縁シートを介して熱伝導性筐体の一部に固定する概念が提示されている。
また、特開平１１−２６６０７８号公報（先行技術６）によれば、電子基板のスルーホールメッキ穴に充填材を充填し、該充填材を導体層で被覆する多層基板の製造方法が記述されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
電子基板の小型、高密度化に伴って、発熱部品に対する熱放散性の向上が重要となる一方で、自動車用車載電子機器にあっては、防水性、耐振性、量産性などの様々の要件を満たす製品が要求されている。
しかし、先行技術１では熱伝導性の悪い絶縁電子回路部品を単にカバーに接触させるだけの構造であって、十分な熱伝導が期待できないという問題があった。
また、先行技術４でも発熱部品の半田付け部のストレスを低減させることが必要であって、電子基板の弾力性に依存した圧着力を十分高めることができないという問題があった。
一方、先行技術５による放熱構造は筐体全体構造を提示するものではなく、防水性、耐振性、量産性などの様々の要件を満たす上では未完成の技術となっていた。
【０００６】
この発明は上記のような問題を解決するためになされたものであり、熱放散性、耐振性、量産性に優れた小型、高密度電子基板の収納筐体を提供すると共に、自動車の車室外にも設置可能な防水性に優れた収納筐体の構造方式を含む車載電子機器を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明による車載電子機器は、多数の接続ピンが圧入され相手側コネクタが挿入されるコネクタ部、一端に上記接続ピンが半田付けされ他端に発熱部品が固定された電子基板、上記コネクタ部と一体成形され上記電子基板の外周を取り巻く環状フレーム部材、上記環状フレーム部材の下端を閉鎖するとともに上記発熱部品の発生熱を伝熱放散するベース、上記ベースに上記電子基板を固定した状態で上記環状フレーム部材の上端に取り付け固定されるカバー、上記電子基板を上記ベースに固定するための複数の基板固定ネジを備え、上記電子基板における上記接続ピンの半田付け位置は、上記基板固定ネジ同士を結線した上記電子基板の固定位置となる範囲から外側に突出した、片持ち自由端となる領域とするものである。
【０００８】
また、この発明による車載電子機器は、上記のような構成において、ベースの上端外周に設けられた第一の環状溝、上記第一の環状溝に嵌合し環状フレーム部材の下端に設けられた環状突起部、上記環状フレーム部材の上端外周に設けられた第二の環状溝、上記第二の環状溝に嵌合するカバーの外周折曲部を備え、上記第一、第二の環状溝にはそれぞれ熱硬化性接着剤を充填した上で上記環状突起部、外周折曲部を嵌合させ、上記ベース、環状フレーム部材、カバーを一体化するものである。
【０００９】
さらに、この発明による車載電子機器は、上記のような構成において、コネクタ部の接続ピンは複数のグループに分割され、上記グループのそれぞれに相手側コネクタが挿入されるものであるとともに、上記相手側コネクタはコネクタ部の接続ピンの各グループの環状壁部に嵌合する環状溝と、各グループの内周面との間に介在する弾性パッキンを備えたものである。
【００１０】
さらに、この発明による車載電子機器は、上記のような構成に加え、ベースには複数の取り付け穴が設けられ、上記取り付け穴の位置において、上記ベースを車体に締め付け固定するものである。
【００１１】
また、この発明による車載電子機器は、上記のような構成に加え、発熱部品が半田付けされる電子基板の他端の上面および裏面にはそれぞれメッキ層が形成されるとともに、上記電子基板を貫通するスルーホールメッキ穴が設けられ、上記メッキ層および上記スルーホールメッキ穴を介して、上記電子基板の上面に固定された上記発熱部品の発生熱が上記電子基板の裏面側のベースへ伝達されるものである。
【００１２】
さらに、この発明による車載電子機器は、上記のような構成に加え、上記電子基板は上下両面に設けられた銅箔パターンと該銅箔パターン間を接続する複数のスルーホールメッキ穴を生成する第一のメッキ層および上記スルーホールメッキ穴に充填される充填材を封鎖する第二のメッキ層を備え、上記第二のメッキ層を介して上記電子基板の上面に半田付けされた上記発熱部品の発生熱は、上記スルーホールメッキ穴を通じて下面の上記第二のメッキ層に伝熱し、該下面の上記第二のメッキ層と上記ベースの伝熱面の間に設けた伝熱性の絶縁シートを介して上記ベースに伝熱するものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
実施の形態１.
以下、この発明である車載電子機器の実施の形態１について図１〜図５を用いて説明する。図１は車載電子機器の上面図、図２（ａ）は図１のII−II線に沿う断面図、図２（ｂ）は図２（ａ）の部分拡大図、図３は車載電子機器を構成するベースの平面図、図４は車載電子機器のコネクタ部の拡大断面図、図５（ａ）は発熱部品の取り付け部の断面図、図５（ｂ）は発熱部品の取り付け部の平面図をそれぞれ示している。
【００１４】
図１において符号１０はコネクタハウジング（コネクタ部および環状フレーム部材を含む。）や電子基板、機器類を覆うカバーを取り付けるためのベースであり、このベース１０は例えばアルミダイキャスト製の高熱伝導性のものである。１１ａ〜１１ｄはベース１０の四方に設けられた車体への取り付け穴、２０は相手側コネクタが挿入されるコネクタハウジング（相手側コネクタが挿入される部分をコネクタ部とする。）、２１ａ、２１ｂはコネクタハウジング２０の一部であり、複数個の相手側コネクタをそれぞれ接続するために二つのグループに分けられた接続ピンの周囲を取り囲むように設けられた環状壁部、２２ａ、２２ｂは複数並んで配置された接続ピン、２３はコネクタハウジング２０の一部であり、ベース１０の周囲にめぐらされた環状フレーム部材、３０はベース１０の上部を覆うカバーであり、このカバー３０は板金製であり、ベース１０上の環状壁部２１ａ、２１ｂで囲まれた相手側コネクタを接続するためのスペース以外の部分を覆うものである。
【００１５】
なお、コネクタハウジング２０は例えばＰＢＴ（ポリブチレン・テレフタレート）等によって樹脂成形されたものである。
このように、車載電子機器を上面から観察した場合、四角形のコネクタハウジング２０の一辺は断続的に接続ピン２１ａ、２１ｂが配置されたコネクタ接続部となっており、他の部分が電子部品を配置する部分となっている。
【００１６】
また、図２（ａ）の断面図において、符号４０は電子部品を搭載する電子基板であり、この電子基板４０はガラスエポキシ材によって構成され、その上面、裏面に多数の電子部品が半田付けされる。１２は電子基板４０上に搭載した発熱部品４１の熱を逃がすための伝熱面、１３は電子基板４０をベースに固定するための基板固定ネジ、３１はカバー３０の外周部に設けられた外周折曲部であり、この外周折曲部３１が環状フレーム部材２３に切られた溝部に嵌合する。３９は電子基板４０をコネクタハウジング２０に半田付けする際の位置決め用の基板台座部、４０ａは接続ピン２２ａが挿入される電子基板４０の片持ち自由端を示すものであり、この片持ち自由端４０ａは最も接続ピン２２ａよりの固定ネジ１３が配置された位置よりも接続ピン２２ａ側の領域、すなわち、電子基板４０の固定位置から突出した領域に位置する。
【００１７】
また、符号４２は発熱部品４１下部の電子基板４０の裏面に貼り付けられた絶縁シートであり、この絶縁シート４２を介して電子基板４０とベース１０の伝熱面１２とが接している。なお、絶縁シート４２は伝熱性の絶縁シートであり、シリコン材などによる軟質熱伝導性の絶縁シートである。また、図４における符号５０は接続ピン２２ａに挿入することでコネクタハウジング２０と接続する相手側コネクタを示している。
【００１８】
さらに、図２（ａ）の２ｂ部の部分拡大図を示す図２（ｂ）において、符号１４はベース１０の外周に設けられた第一の環状溝であり、コネクタハウジング２０の環状フレーム部材２３の下端外周に設けられた環状突起部２３ｂと嵌合する。２３ａは環状フレーム部材２３の上端外周に設けられた第二の環状溝であり、この第二の環状溝２３ａにはカバー３０の外周折曲部３１の端部が嵌合する。
【００１９】
このように構成される車載電子機器は、電子基板４０の一端（片持ち自由端４０ａに相当する部分）には多数の接続ピン２２ａ、２２ｂが半田付けされるが、この半田付け位置は、図３のネジ穴１３ａ〜１３ｃを結ぶ片持ち端から突出した片持ち自由端４０ａに相当し、この片持ち自由端４０ａは屈曲性を持ち、撓むことでストレスを緩和することができる。また、片持ち自由端４０ａは、別の表現をすれば、複数の基板固定ネジ１３同士を結線した電子基板４０の固定位置となる範囲から外側に突出した領域であると言える。
【００２０】
また、図２（ａ）のコネクタ部の拡大図である図４において、符号５０は環状壁部２１ａ、２１ｂに挿入される相手側コネクタであり、このコネクタ内部には図示しない多数のメスピンが挿入されており、接続ピン２２ａ、２２ｂと接触嵌合するように構成されている。また、同図において、符号５１は相手側コネクタ５０に設けられた環状溝であり、この環状溝５１は環状壁部２１ａ、２１ｂを挟みこむように構成され、その内部外周面には例えばゴム材による弾性パッキン５２が装着されている。
【００２１】
図５（ａ）、（ｂ）は発熱部品４１の取り付け詳細図であり、この図において、符号４１ａは発熱部品４１に設けられた放熱電極であり、発熱部品４１に略全面にわたる広い面積となっている。符号４４ａ、４４ｂは電極が接続される銅箔パターン、４３ａ〜４３ｃは電子基板４０に設けられた多数のスルーホールメッキ穴、４５ａ、４５ｂは銅箔パターン４４ａ、４４ｂを連結する例えば銅メッキによる第一のメッキ層、４６ａ、４６ｂは半田レジスト層、４７ａ〜４７ｉはスルーホールメッキ穴４３ａ〜４３ｉに充填された例えばエポキシ樹脂等の充填材、４８ａ、４８ｂは充填材を封鎖する例えば銅メッキなどによる第二のメッキ層（メッキ層に相当する。）、４９ａは放熱電極４１ａに対する半田層である。
【００２２】
次に、この図５（ａ）に示すようなスルーホールメッキ穴４３ａ〜４３ｃの製造工程を含む、車載電子機器の製造工程の一例を次に示す。
まず、電子基板４０の上面、裏面に銅箔のパターン４４ａ、４４ｂを形成する。電子基板４０にスルーホール開口する。次に、電子基板４０の上面、裏面およびスルーホールの内側に銅メッキにより第一のメッキ層４５ａ〜４５ｃを形成する。スルーホールメッキ穴４３ａ〜４３ｃに充填材４７ａ〜４７ｉを充填する。その後、第二のメッキ層４８ａ、４８ｂを形成し、充填材４７ａ〜４７ｉを封鎖する。
電子基板４０の上面、裏面に半田レジスト層４６ａ、４６ｂを形成する。電子基板４０の上面、裏面に電子部品を実装する。電子基板４０の上面に半田層４９ａを介して発熱部品４１を固定する。コネクタハウジング２０のジョイント部３９の突起によって電子基板４０を装着するとともに、片持ち自由端４０ａに接続ピン２２ａおよび２２ｂを挿入し、噴流半田付け装置などを用いて半田付けする。
【００２３】
電子基板４０の裏面の第二のメッキ層４８ｂ上に絶縁シート４２を貼り付ける。続いて、ベース１０の第一の環状溝１４の中に例えばシリコン系の熱硬化性接着剤を注入した上で、電子基板４０を含むコネクタハウジング２０が載せられ、電子基板４０上面側の開放された部分（後でカバー３０が被せられる部分）から、（基板固定ネジ１３により）ネジ止めすることによって電子基板４０の裏面側をベース１０に固定する（電子基板４０の片持ち自由端４０ａの構造を得るとともに、ベース１０と絶縁シート４２が密着する）。なお、伝熱絶縁シート４２に代えて伝熱絶縁性接着剤を用いることも可能である。
【００２４】
電子基板４０の第二の環状溝２３ａの中に例えばシリコン系の熱硬化性接着剤を注入した上で、電子基板４０上面側の開放された部分にカバー３０を被せ、加熱乾燥することによってベース１０、コネクタハウジング２０、カバー３０が一体化され、電子部品が密封された状態の車載電子機器を得る。この車載電子機器は、ベース１０に設けた取り付け穴１１ａ〜１１ｄの位置で、固定用ネジなどによって車体に締め付け固定する。
【００２５】
上述の組立工程において、電子基板４０を多数の基板固定ネジ１３でベース１０に締め付け固定した段階では、各部の寸法公差のバラツキによってベース１０と環状フレーム部材２３の当たり面には若干の隙間が発生するように親寸法が決定されているが、この場合、第一の環状溝１４に注入された接着剤は、環状突起部２３ｂによって押し出され、その隙間部を埋めるように配慮されており、加熱乾燥後の防水性や機械的強度が確保されるようになっている。
【００２６】
また、万一電子基板４０を多数の基板固定ネジ１３でベース１０に締め付け固定した段階で、各部品の寸法公差のバラツキによってベース１０と環状フレーム部材２３の当たり面が密着する場合にあっては、電子基板４０の片持ち自由端４０ａが屈曲して接続ピン２２ａ、２２ｂの半田付け部に無理なストレスがかからないように配慮されている。
完成品を車体に装着する際には、機械的強度が強くて重量も重いベース１０を取り付け穴１１ａ〜１１ｄ位置で締め付け固定するようにし、相手側コネクタ５０を環状壁部２１ａ、２１ｂに挿入して、使用状態とする。
【００２７】
このような車載電子機器によれば、環状フレーム部材２３を含むコネクタハウジング２０とベース１０が電子基板４０を介して一体化されることに伴う半田付け部に対するストレスの低減を図ることにより、電子基板４０をベース１０に確実に固定して発熱部品４１の発生熱を伝熱放散させることができるとともに、接続ピン２２ａ、２２ｂの温度変化に伴う伸縮に対しても電子基板４０の片持ち自由端４０ａの撓みによって半田付け部に対するストレスが低減される効果がある。
【００２８】
また、環状フレーム部材２３を含むコネクタハウジング２０とベース１０が電子基板４０を介して一体化されることに伴い、各部品の寸法公差のバラツキによって環状フレーム部材２３とベース１０間に若干の隙間が発生しても、両者を確実に接着固定して防水性と機械的強度を確保できる効果がある。
さらに、上述したように、電子基板４０を多数の基板固定ネジ１３でベース１０に締め付け固定する段階で、各部の寸法公差のバラツキによってベース１０と環状フレーム２３の当たり面が密着する場合においても、電子基板４０の片持ち自由端４０ａが屈曲して接続ピン２２ａや２２ｂの半田付け部に無理なストレスがかからないようにすることができる効果がある。
【００２９】
また、コネクタハウジング２０は複数グループに分割され、各コネクタハウジング２０に圧入される相手側コネクタ５０は、各コネクタハウジング２０の環状壁部２１ａ、２１ｂに嵌合する環状溝５１と各コネクタハウジング２０の内周面との間に介在する弾性パッキン５２を備えて構成されている。従って、相手側コネクタ５０の脱着に伴う外力を分散低減させて、車載電子機器としての耐振性を向上させるとともに、コネクタ部の防水性を確保することができる効果がある。
【００３０】
さらに、ベース１０には複数の取り付け穴１１ａ〜１１ｄが設けられ、この取り付け穴１１ａ〜１１ｄを介して車体に取り付け固定されるよう構成されている。従って、重量体であるベース１０を介して製品全体を取り付け固定することにより、電子基板４０やコネクタハウジング２０に対して無理な振動荷重が加わらないようにできる効果がある。
【００３１】
また、第二のメッキ層４８ａ、４８ｂによってスルーホールメッキ穴４３ａ〜４３ｃに半田が流れ込むことを防止して、伝熱面との接触平面を確保するとともに、多数のスルーホールメッキ穴４３ａ〜４３ｃを設けて熱伝導性を向上させる上で熱伝導接触面の面積の減少を防止することができ、その結果、発熱部品４１の温度上昇を低減することができる効果がある。
【００３２】
実施の形態２.
上述の例では、接続ピン２２ａ、２２ｂは電子基板４０と直角方向に延長し、相手側コネクタ５０も延長線方向から挿入されるようになっている。
しかし、図６にコネクタ部の断面を示すように、接続ピン２２ａａをあらかじめ９０°の角度で電子基板４０の外側方向に曲げておき、コネクタハウジング２０ａに対して相手側コネクタ５０が電子基板４０の並行線方向に圧入されるような構造とすることもできる。この場合においても、圧入によって接続ピン２２ａａと電子基板４０とを固定する半田付け部にストレスがかかったとしても、この半田付け部が電子基板４０の片持ち自由端４０ａに位置するため、ストレスを緩和することができる。
【００３３】
【発明の効果】
この発明によれば、接続ピンが半田付けされた電子基板の一端が片持ち自由端となっているために、コネクタ部に相手側コネクタを挿入する際に生じるストレス、または各部材の寸法公差のために生じるストレス、温度変化によるストレスなどを電子基板の撓みによって緩和することができ、車載電子機器の耐振性を向上させることが可能である。
【００３４】
また、この発明によれば、ベース、環状フレーム部材、カバーを、熱硬化性接着剤を用いて接着し、一体化して密封された筐体を得ることで、車載電子機器の防水性を向上させることが可能である。
【００３５】
さらに、この発明によれば、コネクタ部の接続ピンは複数のグループに分割され、そのグループのそれぞれに相手側コネクタが挿入されるため、相手側コネクタの脱着によって接続ピンにかかるストレスを分散低減させることで、車載電子機器の耐振性を向上させることができるうえ、相手側コネクタが、コネクタ部の接続ピンの各グループの環状壁部に嵌合する環状溝と、各グループの内周面との間に介在する弾性パッキンを備えているため、相手側コネクタとコネクタ部の嵌合部での防水性を向上させることが可能な車載電子機器を得ることができる。
【００３６】
さらに、この発明によれば、ベースには複数の取り付け穴が設けられ、上記取り付け穴の位置において、上記ベースを車体に締め付け固定するため、重量体であるベースを車体に固定させることで、車載電子機器を構成する他の部材に無理な振動荷重がかかることを抑制でき、車載電子機器の耐久性を向上させることができる。
【００３７】
また、この発明によれば、発熱部品が半田付けされる電子基板の他端の上面および裏面にはそれぞれメッキ層が形成されるとともに、上記電子基板を貫通するスルーホールメッキ穴が設けられ、上記メッキ層および上記スルーホールメッキ穴を介して、上記電子基板の上面に固定された上記発熱部品の発生熱が上記電子基板の裏面側のベースへ伝達される構造としているため、メッキ層によってスルーホールメッキ穴を封鎖する状態とし、同スルーホールメッキ穴内に部品固定のための半田が流れ込むことを防止でき、発熱部品と伝熱面との接触平面を確保するとともに、スルーホールメッキ穴とメッキ層が接する構造とすることでより広い熱伝導接触面の面積を確保できるため、発熱部品の温度上昇を低減することができる。
【００３８】
さらに、この発明によれば、電子基板が上下両面に設けられた銅箔パターンと該銅箔パターン間を接続する複数のスルーホールメッキ穴を生成する第一のメッキ層および上記スルーホールメッキ穴に充填される充填材を封鎖する第二のメッキ層を備えており、上記第二のメッキ層を介して上記電子基板の上面に半田付けされた上記発熱部品の発生熱が、上記スルーホールメッキ穴を通じて下面の上記第二のメッキ層に伝熱し、該下面の上記第二のメッキ層と上記ベースの伝熱面の間に設けた伝熱性の絶縁シートを介して上記ベースに伝熱するため、スルーホールメッキ穴に充填された充填材は第二のメッキ層によって封鎖することで、同スルーホールメッキ穴内に部品固定のための半田が流れ込むことを防止でき、発熱部品と伝熱面との接触平面を確保するとともに、スルーホールメッキ穴とメッキ層が接する構造とすることでより広い熱伝導接触面の面積を確保でき、発熱部品の温度上昇を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１による車載電子機器の上面図である。
【図２】この発明の実施の形態１による車載電子機器の図１のII−II線に沿う面図と、部分拡大図である。
【図３】この発明の実施の形態１による車載電子機器の図２のIII−III線に沿う平面図である。
【図４】この発明の実施の形態１による車載電子機器のコネクタ部の断面図である。
【図５】この発明の実施の形態１による車載電子機器の発熱部品搭載部の断面図と平面図である。
【図６】この発明の実施の形態２による車載電子機器のコネクタ部の断面図である。
【符号の説明】
１０. ベース１１ａ〜１１ｄ. 取り付け穴１２. 伝熱面
１３. 基板固定ネジ１３ａ〜１３ｅ. ネジ穴１４. 第一の環状溝
２０、２０ａ. コネクタハウジング２１ａ、２１ｂ. 環状壁部
２２ａ、２２ａａ、２２ｂ. 接続ピン２３. 環状フレーム部材
２３ａ. 第二の環状溝２３ｂ. 環状突起部３０.カバー
３１. 外周折曲部３９. 基板台座部４０. 電子基板
４０ａ. 片持ち自由端４１. 発熱部品４１ａ. 放熱電極
４２. 絶縁シート４３ａ〜４３ｃ. スルーホールメッキ穴
４４ａ、４４ｂ. 銅箔パターン４５ａ、４５ｂ. 第一のメッキ層
４６ａ、４６ｂ. 半田レジスト層４７ａ〜４７ｉ. 充填材
４８ａ、４８ｂ. 第二のメッキ層４９ａ. 半田層５０. 相手側コネクタ
５１. 環状溝５２. 弾性パッキン。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an on-vehicle electronic device, and more particularly to an on-vehicle electronic device structure including a housing having excellent heat resistance, water resistance (waterproofness), vibration resistance, and mass productivity.
[0002]
[Prior art]
Generally, a two-piece structure including a pair of case members and a cover member is the simplest structure for a printed circuit board housing case, and the technology thereof is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-148842 (Prior Art 1) and Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei. No. 11-346418 (prior art 2). Among them, the prior art 2 does not discuss how to efficiently dissipate the heat generated by the heat generating component attached to the electronic board, but the prior art 1 uses the heat generating electronic component as an insulated electronic circuit component, and the component. The idea of protecting the electrical short circuit and improving the heat dissipation effect by contacting the sheet metal cover is proposed. In Prior Art 2, a structure in which a connector housing and a cover are integrated and an electronic board is fixed to the cover side is presented.
[0003]
Further, a three-piece housing structure in which an upper and lower cover member is attached to an intermediate frame member to which a printed circuit board is fixed is disclosed in Japanese Patent Laid-Open Nos. 6-318790 (prior art 3) and Japanese Patent Laid-Open No. 8-181471 (prior art). 4).
Although the thing of the prior art 3 is related with the seal | sticker by the adhesive fixing material between an intermediate | middle frame member and an upper and lower cover, it is not discussed in the heat dissipation property improvement of a heat-emitting component.
In the prior art 4, there is proposed a structure in which heat generation components are pressure-bonded to an intermediate frame member by utilizing the elasticity of an electronic substrate to effectively dissipate heat.
[0004]
On the other hand, according to Japanese Patent Laid-Open No. 8-204072 (prior art 5), heat generated by a heat generating component fixed to one surface of a double-sided substrate is transferred to the other surface through a through-hole plated hole, The concept of fixing to a part of a thermally conductive casing through a conductive elastic insulating sheet is proposed.
Japanese Laid-Open Patent Publication No. 11-266078 (prior art 6) describes a method for manufacturing a multilayer board in which a through hole plating hole of an electronic board is filled with a filler and the filler is covered with a conductor layer. Yes.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
As electronic boards become smaller and more dense, it is important to improve heat dissipation for heat-generating components. On the other hand, automotive electronic equipment for automobiles has various requirements such as waterproofness, vibration resistance, and mass productivity. Products that meet the requirements are required.
However, the prior art 1 has a structure in which an insulating electronic circuit component having poor thermal conductivity is simply brought into contact with the cover, and sufficient heat conduction cannot be expected.
The prior art 4 also has a problem that it is necessary to reduce the stress of the soldering portion of the heat generating component, and the pressure-bonding force depending on the elasticity of the electronic board cannot be sufficiently increased.
On the other hand, the heat dissipating structure according to the prior art 5 does not present the entire housing structure, but has been an incomplete technology in satisfying various requirements such as waterproofness, vibration resistance and mass productivity.
[0006]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a housing for a small, high-density electronic board that is excellent in heat dissipation, vibration resistance, and mass productivity. In addition, the present invention provides an in-vehicle electronic device including a structural method of a housing case that is excellent in waterproofness that can be installed.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The in-vehicle electronic device according to the present invention includes a connector portion into which a large number of connection pins are press-fitted and a mating connector is inserted, an electronic board in which the connection pins are soldered to one end and a heat generating component is fixed to the other end, An annular frame member that is integrally formed and surrounds the outer periphery of the electronic substrate, a base that closes the lower end of the annular frame member and dissipates heat generated from the heat-generating component, and the annular substrate with the electronic substrate fixed to the base A cover attached to the upper end of the frame member, and a plurality of board fixing screws for fixing the electronic board to the base. The soldering positions of the connection pins on the electronic board connect the board fixing screws to each other. In this case, the region is a cantilever free end projecting outward from the range where the electronic substrate is fixed .
[0008]
Further, in the above-described configuration, the on-vehicle electronic device according to the present invention is provided at the lower end of the annular frame member by fitting into the first annular groove provided on the outer periphery of the upper end of the base and the first annular groove. An annular protrusion, a second annular groove provided on the outer periphery of the upper end of the annular frame member, and an outer peripheral bent portion of the cover that fits into the second annular groove. is the annular protrusion on filled with thermosetting adhesive, respectively, is fitted to the outer peripheral bent portion, is intended to integrate the base, the annular frame member, a cover.
[0009]
Further, an in-vehicle electronic device according to the present invention, in the above configuration, the connection pins of the connector portion is divided into a plurality of groups, together with the mating connector is shall be inserted into each of the groups, the other side The connector is provided with an elastic packing interposed between an annular groove fitted to an annular wall portion of each group of connection pins of the connector portion and an inner peripheral surface of each group .
[00 10 ]
Furthermore, in addition to the above-described configuration, the vehicle-mounted electronic device according to the present invention is provided with a plurality of mounting holes in the base, and the base is fastened and fixed to the vehicle body at the positions of the mounting holes.
[00 11 ]
In addition to the above-described configuration, the in-vehicle electronic device according to the present invention has a plating layer formed on the upper surface and the back surface of the other end of the electronic substrate to which the heat-generating component is soldered, and penetrates the electronic substrate. Through-hole plating holes are provided, and heat generated by the heat-generating component fixed to the upper surface of the electronic substrate is transmitted to the base on the back side of the electronic substrate through the plating layer and the through-hole plating holes. Is.
[0012]
Further, in the vehicle-mounted electronic device according to the present invention, in addition to the above-described configuration, the electronic board generates a plurality of through-hole plated holes that connect the copper foil patterns provided on the upper and lower surfaces and the copper foil patterns. And a second plating layer that seals the filling material that fills the plated hole and the through-hole plating hole, and the heat-generating component is soldered to the upper surface of the electronic substrate via the second plating layer. The generated heat is transferred to the second plating layer on the lower surface through the through-hole plating hole, and through a heat transfer insulating sheet provided between the second plating layer on the lower surface and the heat transfer surface of the base. Heat transfer to the base .
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiment 1.
Hereinafter, a first embodiment of an in- vehicle electronic device according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 is a top view of an in-vehicle electronic device, FIG. 2A is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG. 1, FIG. 2B is a partially enlarged view of FIG. 2A, and FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of the connector portion of the in-vehicle electronic device, FIG. 5A is a cross-sectional view of the mounting portion of the heat generating component, and FIG. 5B is a plan view of the mounting portion of the heat generating component. Each figure is shown.
[0014]
In FIG. 1, reference numeral 10 denotes a base for attaching a cover that covers a connector housing (including a connector part and an annular frame member), an electronic board, and devices. The base 10 is made of, for example, aluminum die cast and has high thermal conductivity. Is. Reference numerals 11a to 11d are attachment holes to the vehicle body provided on the four sides of the base 10, 20 is a connector housing into which the mating connector is inserted (the part into which the mating connector is inserted is a connector portion), and 21a and 21b are A plurality of annular wall portions 22a and 22b that are part of the connector housing 20 and are provided so as to surround the periphery of the connecting pins divided into two groups for connecting a plurality of mating connectors respectively. The arranged connection pins, 23 is a part of the connector housing 20, an annular frame member that is wrapped around the base 10, and 30 is a cover that covers the top of the base 10, and this cover 30 is made of sheet metal, A portion other than a space for connecting the mating connector surrounded by the annular wall portions 21a and 21b on the base 10 is covered.
[0015]
The connector housing 20 is formed by resin molding using, for example, PBT (polybutylene terephthalate).
As described above, when the in-vehicle electronic device is observed from the upper surface, one side of the rectangular connector housing 20 is a connector connection portion in which the connection pins 21a and 21b are intermittently arranged, and the other portion is an electronic component. It is a part to do.
[0016]
In addition, in the cross-sectional view of FIG. 2A, reference numeral 40 denotes an electronic substrate on which electronic components are mounted. The electronic substrate 40 is made of a glass epoxy material, and a large number of electronic components are soldered to the upper surface and back surface thereof. The Reference numeral 12 denotes a heat transfer surface for releasing heat of the heat generating component 41 mounted on the electronic board 40, 13 denotes a board fixing screw for fixing the electronic board 40 to the base, and 31 denotes an external provided on the outer periphery of the cover 30. This is a peripheral bent portion, and the outer peripheral bent portion 31 is fitted into a groove portion cut by the annular frame member 23. Reference numeral 39 denotes a board base for positioning when the electronic board 40 is soldered to the connector housing 20, and 40a denotes a cantilever free end of the electronic board 40 into which the connection pin 22a is inserted. 40a is located in a region that is closer to the connection pin 22a than the position where the fixing screw 13 from the connection pin 22a is disposed, that is, a region that protrudes from the fixed position of the electronic substrate 40.
[0017]
Reference numeral 42 denotes an insulating sheet affixed to the back surface of the electronic substrate 40 below the heat generating component 41, and the electronic substrate 40 and the heat transfer surface 12 of the base 10 are in contact with each other through the insulating sheet 42. The insulating sheet 42 is a heat conductive insulating sheet, and is a soft heat conductive insulating sheet made of silicon or the like. Also, reference numeral 50 in FIG. 4 indicates a mating connector that is connected to the connector housing 20 by being inserted into the connection pin 22a.
[0018]
Further, in FIG. 2B showing a partially enlarged view of the portion 2b in FIG. 2A, reference numeral 14 denotes a first annular groove provided on the outer periphery of the base 10, and the annular frame member 23 of the connector housing 20 is provided. Is fitted with an annular projection 23b provided on the outer periphery of the lower end. Reference numeral 23 a denotes a second annular groove provided on the outer periphery of the upper end of the annular frame member 23, and the end of the outer peripheral bent portion 31 of the cover 30 is fitted into the second annular groove 23 a.
[0019]
In the in-vehicle electronic device configured as described above, a large number of connection pins 22a and 22b are soldered to one end of the electronic substrate 40 (a portion corresponding to the cantilever free end 40a). It corresponds to the cantilever free end 40a protruding from the cantilever end connecting the three screw holes 13a to 13c. This cantilever free end 40a has flexibility and can relieve stress by bending. In other words, the cantilever free end 40a can be said to be an area protruding outward from a range where the electronic substrate 40 is fixed by connecting a plurality of substrate fixing screws 13 together.
[0020]
Further, in FIG. 4 which is an enlarged view of the connector portion of FIG. 2A, reference numeral 50 denotes a mating connector inserted into the annular wall portions 21a and 21b, and a large number of female pins not shown are inserted into the connector. The contact pins 22a and 22b are configured to be brought into contact with each other. Further, in the figure, reference numeral 51 denotes an annular groove provided in the mating connector 50. The annular groove 51 is configured to sandwich the annular wall portions 21a and 21b. Elastic packing 52 is attached.
[0021]
FIGS. 5A and 5B are detailed mounting views of the heat generating component 41. In this figure, reference numeral 41a denotes a heat radiation electrode provided on the heat generating component 41, and the heat generating component 41 has a wide area over substantially the entire surface. ing. Reference numerals 44a and 44b are copper foil patterns to which the electrodes are connected, 43a to 43c are a number of through-hole plating holes provided in the electronic board 40, and 45a and 45b are copper plating patterns that connect the copper foil patterns 44a and 44b. One plating layer, 46a and 46b are solder resist layers, 47a to 47i are fillers such as epoxy resin filled in the through-hole plating holes 43a to 43i, and 48a and 48b are, for example, copper plating for sealing the filler. A second plating layer (corresponding to a plating layer) 49a is a solder layer for the heat radiation electrode 41a.
[0022]
Next, an example of the manufacturing process of the in-vehicle electronic device including the manufacturing process of the through-hole plating holes 43a to 43c as shown in FIG.
First, copper foil patterns 44 a and 44 b are formed on the upper and rear surfaces of the electronic substrate 40 . A through hole is opened in the electronic substrate 40. Next, first plating layers 45a to 45c are formed by copper plating on the top surface, the back surface, and the inside of the through hole of the electronic substrate 40 . Fill the through-hole plating holes 43a to 43c with the fillers 47a to 47i. Thereafter, second plating layers 48a and 48b are formed, and the fillers 47a to 47i are sealed .
Solder resist layers 46 a and 46 b are formed on the upper and rear surfaces of the electronic substrate 40. Electronic components are mounted on the top and back surfaces of the electronic substrate 40. The heat generating component 41 is fixed to the upper surface of the electronic substrate 40 via the solder layer 49a. The electronic substrate 40 is mounted by the projection of the joint portion 39 of the connector housing 20, and the connection pins 22a and 22b are inserted into the cantilever free end 40a and soldered using a jet soldering device or the like.
[0023]
An insulating sheet 42 is affixed on the second plating layer 48 b on the back surface of the electronic substrate 40. Subsequently, after injecting, for example, a silicon-based thermosetting adhesive into the first annular groove 14 of the base 10, the connector housing 20 including the electronic substrate 40 is placed, and the upper surface side of the electronic substrate 40 is opened. The back side of the electronic substrate 40 is fixed to the base 10 by screwing (by the substrate fixing screw 13) from the portion (the portion on which the cover 30 will be covered later) (structure of the cantilever free end 40a of the electronic substrate 40) And the base 10 and the insulating sheet 42 are in close contact with each other). In addition, it is also possible to use a heat transfer insulating adhesive instead of the heat transfer insulating sheet 42.
[0024]
After injecting, for example, a silicon-based thermosetting adhesive into the second annular groove 23a of the electronic substrate 40, the cover 30 is placed on the open portion on the upper surface side of the electronic substrate 40, and then dried by heating. 10. The in-vehicle electronic device in which the connector housing 20 and the cover 30 are integrated and the electronic components are sealed is obtained. The in-vehicle electronic device is fastened and fixed to the vehicle body with fixing screws or the like at the positions of the mounting holes 11a to 11d provided in the base 10 .
[0025]
In the above assembly process, at the stage where the electronic substrate 40 is fastened and fixed to the base 10 with a large number of substrate fixing screws 13, a slight gap is generated on the contact surface between the base 10 and the annular frame member 23 due to variation in dimensional tolerance of each part. However, in this case, the adhesive injected into the first annular groove 14 is pushed out by the annular protrusion 23b and is considered to fill the gap. Waterproofing and mechanical strength after drying are ensured.
[0026]
Also, in the event that the electronic board 40 is fastened and fixed to the base 10 with a large number of board fixing screws 13, the contact surfaces of the base 10 and the annular frame member 23 are brought into close contact due to variations in the dimensional tolerance of each component. Consideration is given so that the cantilever free end 40a of the electronic substrate 40 is not bent and excessive stress is not applied to the soldered portions of the connection pins 22a and 22b.
When attaching the finished product to the vehicle body, the base 10 having high mechanical strength and heavy weight is fastened and fixed at the positions of the mounting holes 11a to 11d, and the mating connector 50 is inserted into the annular wall portions 21a and 21b. And put it into use.
[0027]
According to such an in-vehicle electronic device, the connector housing 20 including the annular frame member 23 and the base 10 are integrated via the electronic substrate 40, thereby reducing the stress on the soldering portion. 40 can be securely fixed to the base 10 to dissipate the heat generated by the heat generating component 41, and the cantilever free end 40a of the electronic board 40 can be expanded and contracted due to the temperature change of the connection pins 22a and 22b. This has the effect of reducing the stress on the soldered portion.
[0028]
Further, as the connector housing 20 including the annular frame member 23 and the base 10 are integrated via the electronic board 40, a slight gap is generated between the annular frame member 23 and the base 10 due to variation in dimensional tolerance of each component. Even if it occurs, there is an effect that both can be securely bonded and secured to ensure waterproofness and mechanical strength.
Further, as described above, even when the electronic substrate 40 is fastened and fixed to the base 10 with a large number of substrate fixing screws 13, even when the contact surfaces of the base 10 and the annular frame 23 are in close contact with each other due to variation in dimensional tolerance of each part, There is an effect that the cantilever free end 40a of the electronic substrate 40 is bent so that excessive stress is not applied to the soldered portions of the connection pins 22a and 22b.
[0029]
In addition, the connector housing 20 is divided into a plurality of groups, and the mating connector 50 press-fitted into each connector housing 20 has an annular groove 51 that fits into the annular wall portions 21 a and 21 b of each connector housing 20 and each connector housing 20. An elastic packing 52 interposed between the inner peripheral surface and the inner peripheral surface is provided. Therefore, there is an effect that the external force accompanying the attachment / detachment of the mating connector 50 is dispersed and reduced to improve the vibration resistance as the in-vehicle electronic device and to ensure the waterproofness of the connector portion.
[0030]
Furthermore, the base 10 is provided with a plurality of mounting holes 11a to 11d, and is configured to be fixed to the vehicle body via the mounting holes 11a to 11d. Therefore, by attaching and fixing the entire product via the base 10 which is a heavy body, there is an effect that an excessive vibration load is not applied to the electronic board 40 and the connector housing 20.
[0031]
In addition, the second plating layers 48a and 48b prevent solder from flowing into the through-hole plating holes 43a to 43c to ensure a contact plane with the heat transfer surface, and a large number of through-hole plating holes 43a to 43c. When the thermal conductivity is improved by providing, the reduction of the area of the heat conductive contact surface can be prevented, and as a result, the temperature rise of the heat generating component 41 can be reduced.
[0032]
Embodiment 2.
In the above example, the connection pins 22a and 22b extend in a direction perpendicular to the electronic substrate 40, and the mating connector 50 is also inserted from the extension line direction.
However, as shown in the cross-section of the connector portion in FIG. 6, the connection pin 22aa is bent in advance toward the outside of the electronic board 40 at an angle of 90 ° so that the mating connector 50 is attached to the electronic board 40 with respect to the connector housing 20a. A structure that can be press-fitted in the direction of parallel lines can also be used. Even in this case, even if stress is applied to the soldering portion that fixes the connection pin 22aa and the electronic substrate 40 by press-fitting, the stress is applied because the soldering portion is located at the cantilever free end 40a of the electronic substrate 40. Can be relaxed.
[0033]
【The invention's effect】
According to the present invention, since one end of the electronic board to which the connection pin is soldered is a cantilever free end, the stress generated when the mating connector is inserted into the connector portion or the dimensional tolerance of each member. Therefore, stress caused by temperature change, stress due to temperature change, and the like can be alleviated by bending of the electronic substrate, and the vibration resistance of the in-vehicle electronic device can be improved.
[0034]
In addition, according to the present invention, the waterproof property of the in-vehicle electronic device is improved by bonding the base, the annular frame member, and the cover using a thermosetting adhesive to obtain an integrally sealed casing. It is possible.
[0035]
Furthermore, according to the present invention, the connection pins of the connector portion are divided into a plurality of groups, and the mating connector is inserted into each of the groups. Thus, the vibration resistance of the in-vehicle electronic device can be improved , and the mating connector is formed between the annular groove that fits in the annular wall portion of each group of the connection pins of the connector portion and the inner peripheral surface of each group. Since the elastic packing interposed therebetween is provided, it is possible to obtain an in-vehicle electronic device capable of improving the waterproofness at the fitting portion between the mating connector and the connector portion .
[00 36 ]
Further, according to the present invention, the base is provided with a plurality of mounting holes, and the base, which is a heavy body, is fixed to the vehicle body in order to fasten and fix the base to the vehicle body at the position of the mounting hole. It is possible to suppress an excessive vibration load from being applied to other members constituting the electronic device, and it is possible to improve the durability of the in-vehicle electronic device.
[00 37 ]
In addition, according to the present invention, the upper surface and the back surface of the other end of the electronic substrate to which the heat generating component is soldered are respectively formed with plating layers and provided with through-hole plating holes penetrating the electronic substrate. Through the plated layer and the through hole plated hole, the heat generated by the heat generating component fixed to the upper surface of the electronic substrate is transmitted to the base on the back side of the electronic substrate. The plating hole is sealed, and solder for fixing components can be prevented from flowing into the through-hole plating hole, ensuring a contact plane between the heat-generating component and the heat transfer surface, and the through-hole plating hole and plating layer By making the structure in contact with each other, it is possible to secure a wider area of the heat conduction contact surface, and thus it is possible to reduce the temperature rise of the heat generating component.
[0038]
Further, according to the present invention, the electronic substrate is provided with a copper foil pattern provided on both upper and lower surfaces and a first plating layer for generating a plurality of through-hole plating holes for connecting the copper foil patterns and the through-hole plating holes. A second plating layer that seals the filler to be filled; and the generated heat of the heat-generating component soldered to the upper surface of the electronic substrate via the second plating layer Heat is transferred to the second plating layer on the lower surface through, and is transferred to the base via a heat-conductive insulating sheet provided between the second plating layer on the lower surface and the heat transfer surface of the base. The filler filled in the through-hole plating hole is sealed by the second plating layer, so that the solder for fixing the component can be prevented from flowing into the through-hole plating hole, and contact between the heat-generating component and the heat transfer surface can be prevented. While securing the surface, it can be secured to the area of the wide heat-conducting contact surface than by a structure in which the through-hole plating holes and the plating layer is in contact, to reduce the temperature rise of the heat generating component.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a top view of an in-vehicle electronic device according to Embodiment 1 of the present invention.
FIGS. 2A and 2B are a plan view and a partially enlarged view of the in-vehicle electronic device according to Embodiment 1 of the present invention taken along line II-II in FIG.
3 is a plan view of the in-vehicle electronic device according to Embodiment 1 of the present invention taken along line III - III in FIG.
4 is a cross-sectional view of the connector portion of the in-vehicle electronic device according to Embodiment 1 of the present invention. FIG.
FIGS. 5A and 5B are a cross-sectional view and a plan view of a heat generating component mounting portion of an in-vehicle electronic device according to Embodiment 1 of the present invention. FIGS.
FIG. 6 is a cross-sectional view of a connector portion of an in-vehicle electronic device according to Embodiment 2 of the present invention.
[Explanation of symbols]
10. Base 11a-11d. Mounting hole 12. Heat transfer surface 13. Substrate fixing screw 13a-13e. Screw hole 14. First annular groove 20, 20a. Connector housing 21a, 21b. Annular wall 22a, 22aa, 22b Connecting pin 23. Annular frame member 23a. Second annular groove 23b. Annular projection 30. Cover 31. Peripheral bent part 39. Substrate base 40. Electronic substrate 40a. Cantilever free end 41. Heating component 41a. Heat radiation electrode 42. Insulating sheets 43a to 43c. Through-hole plating holes 44a and 44b. Copper foil patterns 45a and 45b. First plating layers 46a and 46b. Solder resist layers 47a to 47i. Fillers 48a and 48b. Plating layer 49a. Solder layer 50. Mating connector 51. Annular groove 52. Elastic packing.

Claims

A connector part into which a large number of connection pins are press-fitted and a mating connector is inserted, an electronic board in which the connection pin is soldered to one end and a heat generating component is fixed to the other end, and an outer periphery of the electronic board that is integrally formed with the connector part An annular frame member that surrounds the base, a base that closes the lower end of the annular frame member and dissipates heat generated by the heat-generating component, and is fixed to the upper end of the annular frame member with the electronic board fixed to the base. A cover , a plurality of board fixing screws for fixing the electronic board to the base, and a soldering position of the connection pin in the electronic board is a fixing position of the electronic board in which the board fixing screws are connected to each other. An in-vehicle electronic device characterized in that the region is a cantilevered free end protruding outward from the range .

A first annular groove provided on the outer periphery of the upper end of the base, an annular protrusion provided on the lower end of the annular frame member that fits into the first annular groove, and a second provided on the outer periphery of the upper end of the annular frame member. An annular groove of the cover, and an outer peripheral bent portion of the cover that fits into the second annular groove, and the first and second annular grooves are filled with a thermosetting adhesive, respectively, and then the annular protrusion, the outer peripheral bent portion-fitted, the base-vehicle electronic device according to claim 1, wherein the integrated annular frame member, a cover.

The connection pins of the connector part are divided into a plurality of groups, and the mating connector is inserted into each of the groups, and the mating connector is fitted to the annular wall part of each group of the connection pins of the connector part. The in- vehicle electronic device according to claim 1, further comprising an elastic packing interposed between the annular groove and the inner peripheral surface of each group .

The in-vehicle electronic device according to claim 1, wherein the base is provided with a plurality of mounting holes, and the base is fastened and fixed to the vehicle body at the position of the mounting holes.

A plating layer is formed on each of the upper surface and the back surface of the other end of the electronic substrate to which the heat-generating component is soldered, and a through-hole plating hole penetrating the electronic substrate is provided, and the plating layer and the through-hole plating hole are provided. The vehicle-mounted electronic device according to claim 1, wherein heat generated by the heat generating component fixed to the upper surface of the electronic substrate is transmitted to the base on the back surface side of the electronic substrate through the connector.

The electronic board seals a copper foil pattern provided on both upper and lower surfaces, a first plating layer for generating a plurality of through-hole plating holes connecting the copper foil patterns, and a filler filled in the through-hole plating holes Heat generated by the heat-generating component soldered to the upper surface of the electronic substrate via the second plating layer, and the second plating layer on the lower surface through the through-hole plating hole. 2. The vehicle-mounted vehicle according to claim 1 , wherein heat is transferred to the base via a heat transfer insulating sheet provided between the second plating layer on the lower surface and the heat transfer surface of the base. Electronics.