CN108476590A - 树脂封固型车载控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供能够不使电子基板翘曲地填充树脂的ECU结构。一种电子控制装置，在具有电路基板、收纳上述电路基板的基体部件、以及填充于上述电路基板与基体部件之间的树脂的树脂封固型车载控制装置中，上述基体部件具有固定上述电路基板的基部、以及与上述电路基板的侧面侧对置的侧壁，上述树脂至少设置在上述电路基板与上述基部之间，上述侧壁在比与上述电子基板的侧面侧对置的位置靠上述基部侧的任意一处具有开口。

Description

树脂封固型车载控制装置
技术领域
本发明涉及具备安装有电子部件的电路基板以及具有覆盖电路基板的侧壁的基体的搭载于汽车的车载控制装置，尤其涉及电路基板与基体被树脂封固了的电子控制装置。
背景技术
以往，搭载于汽车的车载控制装置(ECU：Electronic Control Unit)通常构成为包括安装有半导体部件等电子部件的电路基板、以及用于收纳该电路基板的箱体。一般地，箱体由固定电路基板的基体、以及以覆盖电路基板的方式组装于基体的罩构成。
近年来，这样的车载控制装置因空间的制约而被要求小型化。此外，由于这些车载控制装置设置在发动机室、发动机内、自动变速器内等振动较大的场所，因此被要求抗振性。此外，根据设置场所，除了振动之外，还存在从其他电子设备等发出的电磁波成为问题的情况，有必要确保电磁兼容性(EMC：Electro-Magnetic Compatibility)。
针对这样的要求，例如专利文献1中公开了一种将两面安装有电子部件的电子基板装入具有侧壁的基体部件(树脂容器20)中并使用树脂(封固材50)将电子基板与基体部件之间填充的技术。
专利文献2中公开了一种从设于基体部件(盖体3)的侧面的注入孔填充树脂(绝缘树脂9)的技术。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2000-183277号公报
专利文献2：日本特开2014-15080号公报
发明内容
发明所要解决的课题
在如专利文献1那样，将两面安装有电子部件的电子基板设置在基体部件上的ECU中，由于在基体部件与电子基板之间存在空间，所以需要在该空间中填充树脂。在如专利文献1那样，向使用了具有侧壁的基体部件的ECU添加树脂的情况下，由于侧壁而延缓了向该空间的树脂填充，因此向电子基板的上下表面的树脂填充时间产生差异，所以电子基板可能会翘曲。
本发明的目的在于提供能够不使电子基板翘曲地填充树脂的ECU结构。
用于解决课题的方案
用于解决本发明的课题的方案例如为以下所述。
一种车载控制装置，具备：具有宽幅面和侧面的电路基板；收纳上述电路基板的基体部件；以及填充于上述电路基板与基体部件之间的树脂，上述基体部件具有：与上述宽幅面对置的板状部；以及从上述板状部突出设置且与上述侧面对置的侧壁，上述树脂至少设置在上述电路基板与上述宽幅面之间，上述侧壁在比与上述侧面对置的位置靠上述板状部侧的任意一处具有开口。
通过使侧壁在比与上述侧面对置的位置靠上述板状部侧的任意一处具有开口，能够抑制向电路基板的上下表面的树脂填充时间产生差异。
发明效果
根据本发明，能够提供能够不使电子基板翘曲地填充树脂的ECU结构。
附图说明
图1是表示实施例1的树脂封固型车载控制装置1的主要结构的分解立体图。
图2是图1的剖视图。
图3是用于说明组装(固定)工序的一例的图。
图4是表示组装(连接器安装)工序的一例的图。
图5是表示组装(树脂填充)工序的一例的图。
图6是表示基体部件11的开口11g与电路基板15的位置关系的概要图。
图7是实施例2的树脂封固型车载控制装置1，是表示基体部件11的开口11g与电路基板15的位置关系以及开口11g的形状的概要图。
图8是实施例3的树脂封固型车载控制装置1，是表示基体部件11的开口11g与电路基板15的位置关系以及开口11g的形状的概要图。
图9是实施例4的树脂封固型车载控制装置1，是表示基体部件11的开口11g与电路基板15的位置关系以及开口11g的形状的概要图。
图10是实施例5的树脂封固型车载控制装置1，是表示基体部件11的开口11g与电路基板15的位置关系以及开口11g的形状的概要图。
图11是实施例6的树脂封固型车载控制装置1，是表示基体部件11的开口11g与电路基板15的位置关系以及开口11g的形状的概要图。
图12是实施例7的树脂封固型车载控制装置1的概念图。
图13是实施例8的树脂封固型车载控制装置1的概念图。
图14是实施例8的树脂封固型车载控制装置1的概念图。
具体实施方式
以下使用附图来说明本发明的实施方式。在各图中，对于相同构成部件、相同功能部分、或者处于对应关系的部分，赋予共同的符号或关联的符号。此外，为了容易理解本发明，在图1至图12中，夸张地描述了各部分的厚度等。
(实施例1)
图1是表示实施例1的树脂封固型车载控制装置1的主要结构的分解立体图。
树脂封固型车载控制装置1构成为包括：通过焊料在上下(表背)两面安装有包括IC、半导体元件等发热元件的电子部件14的电路基板15；收纳该电路基板的基体部件11；以及连接器12。此外，在电路基板15的两面填充有树脂20，虽未图示，但在电路基板15与基体部件11之间也填充有树脂20。
图2是图1的剖视图。
在电路基板15上安装有用于将电路基板15与外部电连接的连接器12。连接器12具备：所需根数的引脚端子12a；以及设置有通孔的外壳12b，该通孔用于通过压入等插入安装引脚端子12a。在该连接器12中，将引脚端子12a插入安装于外壳的通孔之后，通过点流工序(スポットフロ工程)等并使用焊料将引脚端子12a的下端部连结接合于电路基板15。
基体部件11具有一方侧开放的碗状的形状，具备安装有电路基板15的板状部11a、从板状部11a突出的侧壁11b、成为电路基板15的支承面的底座部11c、延伸设置在板状部11a的外周的车辆组装固定部11d、设置在板状部11a的四角的角部底座部11e、用于将连接器插入板状部11a的连接器用窗口11f、以及设置在侧壁11b上的开口11g。侧壁11b从板状部11a的角部突出而设置为壁状，由此基体部件11整体成为箱状的形状，并成为可在其中收纳电路基板15的形状。
电路基板15为板状，且具有宽幅面和侧面。宽幅面设置为与基体部件的板状部11a对置，侧壁11b设置为与电路基板15的侧面对置。通过将侧壁11b设置为与电路基板15的侧面对置，能够使设置在电路基板上的电子部件14免受来自外部的电磁波等影响，确保电磁兼容性。
在侧壁11b的一部分上具有用于插入树脂材料20的开口11g，该树脂材料20用于封固车载控制装置。如下文所述，树脂20从电路基板15的侧面侧(图2中左侧)被填充，因此通过具有开口11g，使得树脂20的填充不易被侧壁11b阻碍。
车辆组装固定部11d用于将树脂封固型车载控制装置1组装于车体，例如通过使螺栓类螺纹结合于车体的规定部位等被固定。设置在基体的四角的角部底座部11e是为了保持电路基板而配备的，通过作为紧固构件的一例的止动螺钉16被固定。此外，也可以设置用于提高基体部件11的散热性的翅片11h。
以覆盖电路基板15的方式在两面填充有树脂材料20。此外，侧壁11b也由树脂材料20覆盖。通过由树脂材料20覆盖电路基板15，从而使得电子部件14、电路基板的表背两面、基体部件11与电路基板15之间的空间、以及被连接至电路基板的连接器的引脚端子被树脂材料覆盖。通过树脂材料20的填充，可确保ECU的耐热性、防水性、耐盐水性等可靠性。另外，在电子部件14与电路基板15、或者引脚端子12a与电路基板11被焊接的情况下，由于该被焊接的部件也被树脂材料20覆盖，所以焊接应变降低，可靠性提高。此外，安装于电路基板15的上表面侧的三个电子部件14中位于中央附近的电子部件14由于电子部件14的端子而从电路基板11的上表面浮起安装，在该电子部件14与电路基板11之间形成有间隙。也可以对该间隙部以及热通孔17填充用于封固车载控制装置的树脂材料20。由于树脂20与空气相比导热系数较高，所以通过用树脂材料覆盖安装了电子部件的电路基板，从而使得散热性提高。
作为树脂材料20的材料，可以使用环氧类、酚类、聚氨酯类、不饱和聚酯等热固化性树脂等以往的材料。它们之中最优选的是廉价的不饱和聚酯。
通过使用了金属材料的铸造、冲压或切削加工等来制造基体部件11。通过使用以铝、镁或铁等为主要成分的合金作为材料的铸造、冲压或切削加工等进行制造。此外，在基体部件11上形成有连接器用窗口11f，以便能够进行经由连接器从外部对电路基板的供电或者与外部装置的输入、输出信号的授受。
电路基板15在两面设置有电子部件14。在图2中，安装有四个控制用的电子部件14(上表面侧三个，下表面侧一个)。设置在电路基板上的电路配线14a与各电子部件连接，并且也与连接器的引脚端子12a连接。在该控制用的电子部件中含有微型计算机、功率半导体元件等。此外，在电路基板11中安装有电子部件14的部分，设置有热通孔(通孔)17。在安装于电路基板的上表面侧的三个电子部件中位于左部分的电子部件的上侧，突出设置有矩形凸部11c，在电子部件的上表面与基体的矩形凸部11c下表面之间，高导热层13介于其中以使两者接触。作为高导热层13，此处使用粘接剂、润滑油、散热片等。
可以使用粘接剂将连接器12与基体部件11的连接器用窗口11f粘着。作为粘接剂可使用以往公知的粘接剂，没有特别限定，但可以使用硅类粘接剂、环氧树脂类粘接剂、聚氨酯类粘接剂、双马来酰亚胺类粘接剂、酚醛树脂类粘接剂、丙烯酸树脂类粘接剂等。
接下来，说明树脂封固型车载控制装置1的组装工序的一例。
图3是用于说明组装(固定)工序的一例的图。
如图3所示，首先将使用焊料安装有电子部件14的电路基板15和基体部件11固定。作为固定的方法，例如可以使用螺钉止动。将基体部件11放在角落底座部11e上，并通过止动螺钉16进行固定。角落底座部11e可以设置在基体部件11的例如四角、端部的任意一处。作为固定方法，除了螺钉止动以外，也可以使用粘接剂、带等进行固定。
图4是表示组装(连接器安装)工序的一例的图。
将引脚端子12a组装至外壳12b，并将连接器12安装于基体部件11的连接器用窗口11f。在安装中可以使用粘接剂。引脚端子12a穿过基体部件11而与电路基板15连接。作为连接方法，例如可以使用利用焊料进行的点流工序。为了防止在后续的工序中将树脂材料20填充至基体部件11时，树脂从供引脚端子12a穿过的孔中溢出，也可以在将引脚端子12a组装于外壳12b之后，用聚氨酯树脂等进行灌注。
图5是表示组装(树脂填充)工序的一例的图。
在将电子部件14和引脚端子12a电连接之后，如图5所示，使用树脂材料20对电路基板15、连接器12、基体部件11进行封固。首先，将金属模具30安装于基体部件11的开口侧。金属模具30能够触碰并被固定于基体部件的板状部11a或者车辆组装固定部11d。在金属模具30上设置有用于从树脂封固型车载控制装置1的侧壁11b侧填充树脂材料20的树脂插入口30a。在树脂插入口30a上设定喷嘴31，具有流动性的树脂材料20从喷嘴31吐出，并注入基体与金属模具内。从喷嘴31吐出的树脂材料20从电路基板15的侧面侧进入，被分流至电路基板15的两面(图中箭头)，并沿着基板面被填充。由于几乎同时对电路基板15的两面进行填充，因此能够抑制由于向电路基板的上下表面的树脂填充时间产生差异而导致的翘曲。在向电路基板的上下表面的树脂填充时间存在差异的情况下，由于粘度较高的树脂材料的插入压力，从而使得电路基板15产生翘曲。特别是在树脂的填充速度较快的情况下，成为问题的情况很多。为了几乎同时对电路基板15的两面进行填充，在基体部件11的侧壁11b上设置开口11g是重要的。开口11g设置在侧壁11b中比侧壁11b与电路基板15的侧面侧对置的位置靠板状部11a侧。通过在该位置设置开口，能够防止向基体部件11与电路基板15之间的树脂的填充被侧壁11b阻碍。
对基体部件11和金属模具内填充规定量的具有流动性的树脂材料之后，进行加热等，使树脂材料20固化。由此来制作图2所图示的树脂封固型车载控制装置。
图6是表示基体部件11的开口11g与电路基板15的位置关系的概要图，是从侧面观察树脂封固型车载控制装置1时的图(从图5的左侧观察到的图)。
在实施例1中，开口11g以切口状设置在侧壁11b上。切口的端部位于侧壁11b中比侧壁11b与电路基板15的侧面侧对置的位置靠板状部11a侧，由此侧壁11b成为在比侧壁11b与电路基板15的侧面侧对置的位置靠板状部11a侧具有开口的状态。
树脂材料20以从设置为切口状的开口11g与侧壁11b的端部(图中的下侧)流入的方式被填充至基体部件。由于开口11g越大，向电路基板15的两面的树脂材料20的填充越不会产生时间差，所以在考虑到电路基板15的翘曲的情况下，开口11g优选为较大。然而，若考虑到对EMC的影响，开口11g优选为较小。因此，开口11g的位置、形状、大小优选考虑电路基板15上的电子部件14的位置来进行设置。
通过以上的图3至图5的制造方法来制造树脂封固型车载控制装置1。树脂封固型车载控制装置1被固定在例如发动机室内的车辆部件上。将螺栓等紧固构件插通于基体部件11的车辆组装固定部11d的贯通孔(未图示)，通过紧固能够将树脂封固型车载控制装置固定于车辆部件。
就实施例1的树脂封固型车载控制装置1而言，由于电子部件14安装在电路基板15的两面，因此与单面安装相比可实现小型化。此外，由于电路基板15、基体部件11、连接器12被树脂材料20封固，因此刚性变大，能够提高抗振性。此外，通过在基体部件11的侧壁11b上且比与电路基板15的侧壁侧对置的位置靠板状部11a侧具有开口，从而几乎同时将树脂材料20填充至电路基板15的表背空间。由此，能够抑制由于电路基板的表背空间的树脂材料的填充速度之差产生的电路基板的翘曲，能够抑制填充树脂材料20并使其固化后出现的电路基板与树脂材料的剥离、电子部件与树脂材料的剥离。由于向电路基板15的表背面的树脂填充时间的离解较小，因此限制树脂材料20的射出压的必要性较低，由此能够减少填充树脂材料20时卷入的空气，还能提高装置的可靠性。
(实施例2)
图7是实施例2的树脂封固型车载控制装置1，是表示基体部件11的开口11g与电路基板15的位置关系以及开口11g的形状的概要图。
在实施例2中，将开口11g设定为切口状，而在实施例2中，作为开口11g，独立设置板状部侧开口111g以及端部侧开口112g。
从板状部侧开口111g和端部侧开口112g、以及侧壁11b的条端部向基体部件11内填充树脂材料20。通过这些开口向电路基板15的两面添加树脂材料20，因此与从电路基板15的单面侧添加树脂材料的情况相比，电路基板15的翘曲变小。作为板状部侧开口111g和端部侧开口112g的形状，不限定为椭圆形状，也可以采用四方形、圆形等任意形状。
(实施例3)
图8是实施例3的树脂封固型车载控制装置1，是表示基体部件11的开口11g与电路基板15的位置关系以及开口11g的形状的概要图。
在实施例3中，设置有多个实施例2中的板状部侧开口111g以及多个端部侧开口112g。
从板状部侧开口111g和端部侧开口112g、以及侧壁11b的条端部向基体部件11内填充树脂材料20。通过这些开口向电路基板15的两面添加树脂材料20，因此与从电路基板15的单面侧添加树脂材料的情况相比，电路基板15的翘曲变小。作为板状部侧开口111g和端部侧开口112g的形状，不限定为椭圆形状，也可以采用四方形、圆形等任意形状。
(实施例4)
图9是实施例4的树脂封固型车载控制装置1，是表示基体部件11的开口11g与电路基板15的位置关系以及开口11g的形状的概要图。
在实施例4中，将开口11g设置为椭圆形。开口11g作为单一的开口而设置，该单一的开口设置为从侧壁11b中比电路基板15的侧面所对置的位置靠板状部11a侧直到比与侧面对置的位置靠侧壁的端部侧。
树脂材料20从开口11g插入，触碰电路基板15的侧面，分流至电路基板15的两面从而被添加至基体部件11。因此，向电路基板15的两面的树脂材料20的添加时间不易产生差异，能够抑制电路基板15的翘曲。
作为开口11g的形状，不限定为椭圆形状，也可以采用四方形、圆形等任意形状。
(实施例5)
图10是实施例5的树脂封固型车载控制装置1，是表示基体部件11的开口11g与电路基板15的位置关系以及开口11g的形状的概要图。
在实施例5中，设有多个实施例4中的开口11g。
树脂材料20从开口11g插入，触碰电路基板15的侧面，分流至电路基板15的两面从而被添加至基体部件11。因此，向电路基板15的两面的树脂材料20的添加时间不易产生差异，能够抑制电路基板15的翘曲。
作为开口11g的形状，不限定为椭圆形状，也可以采用四方形、圆形等任意形状。
(实施例6)
图11是实施例6的树脂封固型车载控制装置1，是表示基体部件11的开口11g与电路基板15的位置关系以及开口11g的形状的概要图。
在实施例5中，设有多个实施例1中的切口状的开口11g。
树脂材料20从开口11g插入，触碰电路基板15的侧面，分流至电路基板15的两面从而被添加至基体部件11。因此，向电路基板15的两面的树脂材料20的添加时间不易产生差异，能够抑制电路基板15的翘曲。
作为开口11g的形状，不限定为四方形，也可以采用半椭圆形状等任意形状。
(实施例7)
图12是实施例7的树脂封固型车载控制装置1的概念图。
是实施例1中的变形样式，是与图2至图5相同位置的剖视图。也可以使连接器12位于基体部件11的侧壁侧。
(实施例8)
图13是实施例8的树脂封固型车载控制装置1的概念图。
实施例8是实施例1中的变形样式，是与图2至图5相同位置的剖视图。
在实施例13中，在树脂封固型车载控制装置1的侧壁11b中，设有开口11g的侧壁11b的相反侧的侧壁11b与电路基板15的侧面接触。通过制作成这样的结构，树脂材料20的使用量削减，并且车载控制装置的电磁兼容性提高，抗振性提高，因此装置的可靠性提高。
(实施例9)
图14是实施例8的树脂封固型车载控制装置1的概念图。
实施例9与实施例1相比，还在电路基板15上设有电路基板切口21。
电路基板切口21设于电路基板15内与开口11g对置的部分。
从喷嘴31插入的树脂材料20穿过开口11g被填充至电路基板15的两面。通过设置电路基板切口21，使得向电路基板15的两面的树脂填充速度之差进一步变小，因此能够进一步减小电路基板15的变形。
符号说明
1—树脂封固型车载控制装置，11—基体部件，11a—板状部，11b—侧壁，11c—底座部，11d—车辆组装固定部，11e—角部底座部，11f—连接器用窗口，11g—开口，111g—第一开口，112g—第二开口，11h—翅片，12—连接器，12a—引脚端子，12b—外壳，13—高导热层，14—电子部件，14a—电路配线，15—电路基板，16—止动螺钉，17—热通孔，20—树脂材料，21—电路基板切口，30—金属模具，30a—树脂插入口，31—喷嘴。

Claims (8)

1.一种车载控制装置，其特征在于，具备：
具有一对宽幅面和侧面的电路基板；
收纳上述电路基板的基体部件；以及
填充于上述电路基板的上述宽幅面的两面的树脂，
上述基体部件具有：
隔着上述树脂与上述宽幅面对置的板状部；以及
从上述板状部突出设置且与上述侧面对置的侧壁，
上述侧壁具有开口。
2.根据权利要求1所述的车载控制装置，其特征在于，
上述侧壁的上述开口设置在比与上述电路基板的上述侧面对置的位置靠上述板状部侧。
3.根据权利要求2所述的车载控制装置，其特征在于，
上述开口设置为从比与上述侧面对置的位置靠上述板状部侧直到比与上述侧面对置的位置靠上述侧壁的端部侧。
4.根据权利要求3所述的车载控制装置，其特征在于，
上述开口从上述侧壁的端部侧朝向上述板状部被设置为切口状。
5.根据权利要求4所述的车载控制装置，其特征在于，
在上述侧壁上设置有多个上述开口。
6.根据权利要求2所述的车载控制装置，其特征在于，
上述侧壁在比与上述侧面对置的位置靠上述板状部侧的任意一处具有作为上述开口的第一开口，在比与上述侧面对置的位置靠上述板状部侧的任意一处具有作为上述开口的第一开口。
7.根据权利要求6所述的车载控制装置，其特征在于，
分别设置有多个上述第一开口和上述第二开口。
8.根据权利要求5或7所述的车载控制装置，其特征在于，
上述电路基板在与上述开口对置的位置具有切口。
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