DE112016005445T5

DE112016005445T5 - Im Fahrzeug montiertes Elektronikmodul, Kartenrandverbinder und Verbinder

Info

Publication number: DE112016005445T5
Application number: DE112016005445.9T
Authority: DE
Inventors: Ryouichi Kajiwara; Toshiaki Ishii; Masaru KAMOSHIDA
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2016-01-22
Filing date: 2016-12-22
Publication date: 2018-10-11
Also published as: CN108293298B; US20190027848A1; US10601158B2; JP2017130591A; CN108293298A; WO2017126283A1; JP6755096B2

Abstract

Es gibt das Problem, dass an einer Kontaktgrenzfläche wegen Mikrogleitabrieb in einer Hochtemperaturumgebung oder einem Temperaturzyklus ein Oxidfilm oder ein Abriebpulver mit hohem Widerstand gebildet wird, was den Kontaktwiderstand bei dem Kontaktabschnitt des Nicht-Edelmetall-Verbindungsanschlusses erhöht. Es werden ein fahrzeugintegriertes Elektronikmodul, ein Verbinder und eine Verbindungsstruktur davon geschaffen, die dieselbe Verbindungszuverlässigkeit wie Edelmetalle aufweisen, selbst wenn sie einer rauen Umgebung ausgesetzt sind, und die Kosten der Elemente verringern können.Das fahrzeugintegrierte Elektronikmodul enthält eine Leiterplatte, auf der ein elektronisches Bauelement montiert ist, und ein Schutzbauteil, das die Leiterplatte aufnimmt und das die Leiterplatte vor einer Außenumgebung schützt und das eine Struktur aufweist, bei der eine Oberflächenschicht an einem Endabschnitt der Leiterplatte aus einem 1 Ag-haltigen Lötmittel auf Sn-Grundlage mit einer durchschnittlichen Dicke von 4 µm oder mehr hergestellt ist und ein Oberflächenmaterial eines Verbindungsanschlusses eines Kartenrandverbinders eine Zweischichtstruktur einer weichen Edelmetallschicht aus Ag, Pd, Pt oder dergleichen/einer Reaktionsschicht eines harten Edelmetalls und einer Sn- oder einer Ni-Schicht aufweist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein fahrzeugintegriertes Elektronikmodul, das eine Leiterplatte, auf der ein elektronisches Bauelement montiert ist, ein Schutzbauteil, das aus einem Harz und aus einem Metall besteht, zum Abschirmen und Schützen der Leiterplatte vor Außenluft, und einen Plattenanschluss, der von dem Schutzbauteil freiliegt und mit einer externen elektrischen Schaltung elektrisch verbunden ist, enthält, auf einen Kartenrandverbinder, der mit dem Plattenanschluss verbunden ist, und auf eine Verbindungsstruktur davon.
Stand der Technik
Als Technologie des Standes der Technik auf diesem technischen Gebiet gibt es JP 2013-143202 A (PTL 1). PTL 1 beschreibt eine elektronische Vorrichtung, die eine Leiterplatte, auf der ein elektronisches Bauelement montiert ist, und ein Gehäuse, das die Leiterplatte aufnimmt, enthält, wobei das Gehäuse eine Struktur aufweist, die einen Verbinderaufnahmeraum, der einen Kartenrandverbinder, der einen Plattenverbindungsanschluss der Leiterplatte und einen externen Kabelbaum verbindet, aufnimmt und befestigt, und einen Plattenaufnahmeraum enthält, wobei ein Endabschnitt, wo ein Plattenverbindungsanschluss der Leiterplatte gebildet ist, aus dem Plattenaufnahmeraum in den Verbinderaufnahmeraum vorsteht, um in einen Platteneinführungsraum des Kartenrandverbinders eingeführt zu werden, so dass der Verbinderanschluss und der Plattenverbindungsanschluss durch einen Federmechanismus der Verbinderseite in Kontaktverbindung stehen. Es ist ein Mechanismus beschrieben, der selbst dann, wenn eine Schwingung oder eine äußere Kraft, die auf die elektronische Vorrichtung wirkt, angewendet wird, zwischen der Leiterplatte und dem Kartenrandverbinder keine relative Fehlausrichtung oder dergleichen verursacht. In Bezug auf das Material des Verbinderanschlusses ist ein Fall beschrieben, dass Ni/Au auf Phosphorbronze plattiert ist. Allerdings gibt es keine Beschreibung in Bezug auf das Material des Plattenverbindungsanschlusses.
Andererseits ist in JP 2006-9126 A (PTL 2) ein Material eines Plattenverbindungsanschlusses einer Leiterplatte, die durch einen Kartenrandverbinder verbunden ist, offenbart. PTL 2 beschreibt eine FPC-Platte, bei der in einer Verdrahtungsschaltung eines Verbindereinpassungsabschnitts der FPC-Platte eine Plattierungsschicht aus bleifreiem Lötmittel mit einer Dicke von 0,2 bis 2,0 µm gebildet wird, in einer Verdrahtungsschaltung eines Komponentenmontageabschnitts der FPC-Platte eine Plattierungsschicht aus bleifreiem Lötmittel mit einer Dicke von 2,0 µm oder mehr gebildet wird, um eine Verschlechterung der Benetzbarkeit durch das Wachstum einer intermetallischen Cu-Sn-Verbindung zu verhindern, und unter einer Bedingung, dass die Plattierungsschicht aus bleifreiem Lötmittel 1 Stunde bei 140 bis 180 °C oder 0,1 Sekunde oder mehr bei einer Temperatur eines Lötmittelschmelzpunkts oder mehr erwärmt wird, eine Wärmebehandlung ausgeführt wird. Es wird ein Effekt beschrieben, gemäß dem es möglich ist, das Whiskerwachstum von dem Abschnitt, an dem der Verbinderanschluss in Kontakt gebracht wird, in dem Verbindereinpassungsabschnitt der FPC-Platte zu unterbinden.
Außerdem ist in JP 2014-139345 A (PTL 3) ein Oberflächenbehandlungs-Plattierungsmaterial eines Kontaktanschlusses offenbart. PTL 3 beschreibt eine Struktur, bei der auf einem Metallträgermaterial eine untere Schicht, die aus Ni oder aus einer Ni-Legierung hergestellt ist, gebildet wird und eine obere Schicht, die aus einer Legierungsplattierung, die Sn enthält, aufeinander folgend gebildet werden. Als eine Legierung der oberen Schicht ist eine Legierung beschrieben, die mit Sn oder mit Sn + In und einem oder zwei oder mehr Typen, die aus einer Bestandteilelementgruppe, die Ag, Au, Pd, Pt, Ru, Rh, Os und Ir enthält, gewählt sind, konfiguriert ist. Es gibt eine Beschreibung, dass die Dicke der Legierungsschicht, die Sn enthält, in dem Bereich von 0,02 bis 0,5 µm gewählt ist, und dass für die Oberflächenbehandlung eine Lösung verwendet wird, die P enthält, so dass es möglich ist, das Auftreten von Whiskern zu unterbinden, um eine Benetzbarkeit von Lötmittel nach der Einwirkung einer hohen Temperatur, einen niedrigen Kontaktwiderstand und eine niedrige Einführungskraft des Verbinders zu erhalten.
Außerdem offenbart JP 2015-45042 A (PTL 4) eine Struktur, die eine untere Schicht, die aus einem oder zwei oder mehr Typen, die aus einer Bestandteilelementgruppe A gewählt sind, die Ni, Cr, Mn, Fe, Co und Cu enthält, hergestellt ist, eine obere Schicht, die aus einem oder zwei Typen, die aus einer Bestandteilelementgruppe B gewählt sind, die Sn und In enthält, und aus einem oder zwei oder mehr Typen, die aus einer Bestandteilelementgruppe C gewählt sind, die Ag, Au, Pd, Pt, Ru, Rh, Os und Ir enthält, hergestellt wurde, und die eine Dicke von 0,02 µm oder mehr und weniger als 1,0 µm aufweist, und eine Zwischenschicht, die aus einem oder zwei oder mehr Typen, die aus der Bestandteilelementgruppe A gewählt sind, und aus einem oder zwei Typen, die aus der Bestandteilelementgruppe B gewählt sind, hergestellt ist und die eine Dicke von 0,01 µm oder mehr und weniger als 0,4 µm aufweist, oder eine Zwischenschicht, die aus einem oder zwei oder mehr Typen, die aus der Bestandteilelementgruppe C gewählt sind und die eine Dicke von 0,01 µm oder mehr und weniger als 0,4 µm aufweist, enthält, in der die untere Schicht, die Zwischenschicht und die obere Schicht in dieser Reihenfolge auf einem Trägermaterial gebildet sind, und in der auf der oberen Schicht eine Behandlungsschicht gebildet ist, die einen oder mehrere Typen enthält, die aus einer Gruppe gewählt sind, die O, C, S, P und N enthält. Es ist beschrieben, dass es möglich ist, ein Metallmaterial für ein elektronisches Bauelement mit einer Eigenschaft weniger Whisker, mit niedrigem Adhäsionsabrieb (einer Eigenschaft niedriger Einführung/Entnahme), einer starken Dauerhaftigkeit selbst in einer korrodierenden Umgebung bereitzustellen, so dass Anwendungen auf einen Verbinderanschluss oder auf einen FFC- oder FPC-Anschluss beschrieben sind.
Liste der Entgegenhaltungen
Patentliteratur

PTL 1: JP 2013-143202 A
PTL 2: JP 2006-9126 A
PTL 3: JP 2014-139345 A
PTL 4: JP 2015-45042 A

Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Der Kartenrandverbinder ist ein Verbinder, um durch Einführen des Endabschnitts der Leiterplatte des Elektronikmoduls in den Platteneinführungsraum des Aufnahmeverbinders, Einschieben des Verbindungsanschlusses der Platte durch den Verbinderanschluss mit dem in dem Aufnahmeverbinder enthaltenen Federmechanismus und Ermöglichen, dass beide Anschlüsse in mechanischen Kontakt miteinander treten, elektrische Leitung zu erhalten.
Um mit diesem Kartenrandverbinder für eine lange Zeitdauer eine stabile elektrische Leitung zu erhalten, ist es wichtig, 1) einen Kontaktdruck für eine lange Zeitdauer aufrechtzuerhalten, 2) den Gleitabrieb an der Kontaktgrenzfläche zu unterbinden, und 3) eine Verunreinigung von Fremdkörpern mit hohem elektrischem Widerstand und die Bildung eines Films mit hohem elektrischem Widerstand zu unterbinden. Gleichzeitig sind für das in ein Fahrzeug integrierte Elektronikmodul und für die für seine Verbindung verwendeten Verbinderkomponenten eine Senkung der Kosten eine wichtige Frage und ist eine Entmetallisierung der Leiterplatten und der Verbinderkomponenten erforderlich.
In PTL 1 ist in der Struktur des Kartenrandverbinders, in den die Drahtleitung des Endabschnitts der Leiterplatte als ein Verbindungsanschluss in den Aufnahmeverbinder eingeführt wird, um die elektrische Verbindung zu erhalten, ein Mechanismus vorgesehen, um Rattern zu verhindern, das eine Toleranz begleitet, wenn die Verbinderaufnahme an dem Gehäuse, das die Leiterplatte aufnimmt, befestigt wird, um die Relativbewegung zwischen dem Verbinder und der Leiterplatte zu unterbinden, so dass eine Lösung des Problem der Erhöhung des Widerstands wegen 2) Gleitabrieb geschaffen wird. Es ist sicher möglich, ein Ablösen der Plattierungsschicht, das durch eine große Gleitbewegung wie etwa ein strukturelles Rattern verursacht wird, oder eine Kurzschlussstörung wegen abgelöster Plattierungsfremdkörper zu verhindern. Allerdings kann ein Mikrogleitabrieb, der durch eine Wärmeausdehnungsdifferenz verursacht wird, die Temperaturschwankung nach sich zieht, selbst dann nicht verhindert werden, wenn der Verbinder und die Leiterplatte festgesetzt sind. In PTL 1 ist eine Ni/Au-Plattierung als das Material der Kontaktgrenzfläche beispielhaft dargestellt, und ist beschrieben, dass in diesem Fall eine Langzeitzuverlässigkeit erhalten werden kann. Allerdings ist die Ni/Au-Plattierung an der Drahtleitung der Verbinderanschlüsse und der Leiterplatte teuer und gibt es keine Betrachtung der Kostensenkung der Bauteile. Außerdem gibt es keine Beschreibung der Langzeitzuverlässigkeit im Fall der Verwendung unter einer rauen Umgebung wie etwa innerhalb eines Motorraums eines Fahrzeugs oder von Mitteln oder Verfahren, um eine Langzeitzuverlässigkeit mit anderen Materialien als Ni/Au zu erhalten.
Außerdem beschreibt PTL 2, dass als die Oberflächenbehandlung die Plattierung mit bleifreiem Lötmittel gewählt ist, um den Kontaktwiderstand zwischen dem Verbinder und der Drahtleitung zu verringern, um Defekte der elektrischen Verbindung zu beseitigen und um die Kosten zu senken, und wird auf dem FPC-Anschluss eine dünne Plattierung mit bleifreiem Lötmittel mit einer Dicke von 0,5 bis 2,0 µm ausgeführt, um die Korrosion zu verhindern und um das Auftreten von Whiskern in dem Verbindereinpassungsabschnitt zu unterbinden, und wird in der Verdrahtungsschaltung des Bauelementmontageabschnitts eine Plattierungsschicht mit bleifreiem Lötmittel mit einer Dicke von 2,0 µm oder mehr gebildet, um die Lötmittelbenetzbarkeit sicherzustellen. Allerdings ist in der Konfiguration von PTL 2 in Bezug auf die Langzeitverbindungszuverlässigkeit unter der rauen Umgebung des Verbindereinpassungsabschnitts kein Problem beschrieben, dass wegen des Wachsens der intermetallischen Verbindungen bei hoher Temperatur und Oberflächenoxidation der Widerstand erhöht wird und dass wegen der Verdünnung der Plattierungsschicht, die durch Mikrogleitabrieb verursacht wird, der Temperaturzyklen begleitet, und des Erscheinens des Trägermaterials der Widerstand erhöht wird. Für Anschlüsse, an denen eine dünne Plattierung mit bleifreiem Lötmittel mit einer Dicke von 0,5 bis 2,0 µm ausgeführt wird, wird der Kontaktwiderstand der Kontaktpunkte unter einer Temperaturzyklusumgebung mit hoher Temperatur, mit hoher Temperatur und Feuchtigkeit oder mit einer hohen Temperaturdifferenz innerhalb des Motorraums eines Fahrzeugs für eine lange Zeitdauer auf einen kleinen Wert, z. B. 10 mQ oder weniger, eingestellt. Außerdem verursacht die Bildung eines bleifreien Lötmittelfilms durch Plattieren ein Problem, dass die Kosten des Managements einer Plattierungslösung und einer Abfalllösung hoch sind und dass die Prozesskosten nicht gesenkt werden können.
Außerdem beschreibt PTL 3, dass nach dem Bilden einer Legierungsschicht mit einem Edelmetall, das Sn enthält, mit einer Dicke von 0,02 bis 0,5 µm auf der Oberflächenschicht eine Oberflächenbehandlung mit einer Flüssigkeit, die P enthält, ausgeführt wird, um das Auftreten von Whiskern zu unterbinden und um die Lötmittelbenetzbarkeit sicherzustellen, wobei ein niedriger Kontaktwiderstand und eine niedrige Einführungskraft eines Verbinders erhalten werden können, und beschreibt sie, dass sie sowohl für den Einsteckanschluss als auch für den Aufnahmeanschluss des Verbinders verwendet werden kann oder dass sie nur für eine Seite davon verwendet werden kann. Allerdings gibt es keine Beschreibung des Materials des anderen Teils, falls sie nur für eine Seite verwendet wird. In Übereinstimmung mit der Untersuchung der Erfinder ist ermittelt worden, dass auf der Oberfläche des Verbindungsanschlusses Cu erscheint, falls die gegenüberliegende Seite des Verbinders als der Verbinderanschluss der Leiterplatte verwendet wird und die Cu-Drahtleitung als die Metallisierung des Verbindungsanschlusses mit preiswertem Lötmittel auf Sn-Grundlage beschichtet wird, so dass es ein Problem gibt, dass unter der Langzeit-Hochtemperaturumgebung und unter der Temperaturzyklusumgebung der vorliegenden Erfindung der Kontaktwiderstand erhöht ist. Außerdem wird die Zuverlässigkeitsbewertung des Kontaktwiderstands in PTL 3 in einem lockeren Standard für 16 Stunden bei 155 °C mit weniger als 10 mΩ oder bei 100 Zyklen des Mikrogleitabriebs mit 100 mΩ oder weniger ausgeführt, wobei aber in Fahrzeuganwendungen die Zuverlässigkeit für eine viel längere Zeitdauer erforderlich ist, so dass die Materialzusammensetzung aus PTL 3 zu unzureichender Zuverlässigkeit führt.
In PTL 4 ist die Dicke der Legierungsschicht mit dem Edelmetall, das Sn enthält, in der oberen Schicht als eine Dicke von 0,02 bis 1,0 µm beschrieben, ist die Edelmetallschicht mit einer Dicke von 0,01 bis 0,04 µm als die mittlere Schicht beschrieben und ist die Metallschicht aus Ni oder dergleichen als die untere Schicht beschrieben. Allerdings ist die Verwendung ähnlich der aus PTL 3, wobei im Fall der Verwendung als der Kartenrandverbinder eines fahrzeugintegrierten Elektronikmoduls dasselbe Problem in Bezug auf die Zuverlässigkeit wie in PTL 3 auftritt. Außerdem werden auf der Oberfläche des konvex geformten Kontaktabschnitts eine große Anzahl von Rissdefekten erzeugt, so dass es ein Problem gibt, dass die Langzeitzuverlässigkeit nicht erhalten werden kann, falls der Verbinderanschluss durch Pressformen aus einem Kupferstreifen hergestellt wird, wo die metallisierte Schicht gebildet wird, da die Legierung von Sn und dem Edelmetall in der oberen Schicht hart ist. Falls die Metallisierung an dem Verbinderanschluss nach dem Pressformen ausgeführt wird, gibt es kein Problem von Rissdefekten, gibt es aber ein Problem hoher Herstellungskosten.
In Bezug auf die Zuverlässigkeit, die für den Verbinder-VerbindungsAbschnitt in dem fahrzeugintegrierten Elektronikmodul erforderlich ist, sind die Hochtemperatureinwirkungsbeständigkeit, die Beständigkeit gegen hohe Temperatur/hohe Feuchtigkeit, die Temperaturzyklusbeständigkeit, die Beständigkeit gegen mechanische Schwingung, die Beständigkeit in einer komplizierten Umgebung als eine Kombination davon, die Beständigkeit in einer Umgebung, die den elektrischen Betrieb begleitet, oder die Beständigkeit des elektrischen Kontakts des Verbindungsabschnitts selbst dann nicht stark erhöht, wenn sie unter verschiedenen Typen rauer Umgebungen angeordnet ist. Gleichzeitig ist ein weiteres Problem, das für das fahrzeugintegrierte Elektronikmodul erforderlich ist, wie die Kosten zu verwendender Bauteile und des Herstellungsprozesses zu senken sind.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines fahrzeugintegrierten Elektronikmoduls, eines Kartenrandverbinders und einer Verbindungsstruktur davon, die preiswert sind und die eine hohe Zuverlässigkeit der elektrischen Verbindung aufweisen, ohne auf einer Leiterplatte und auf Verbinderkomponenten eine teure Au-Plattierung auszuführen und ohne eine starke Erhöhung des elektrischen Widerstands eines Verbinder-Verbindungs-Abschnitts, selbst wenn er für eine lange Zeitdauer unter einer rauen Umgebung wie etwa dem Motorraum angeordnet ist.
Lösung des Problems
Als Ergebnisse der Bewertung der Langzeitzuverlässigkeit, die an Proben ausgeführt wurde, in denen die Konfiguration der Metallisierung des Verbindungsanschlusses auf der Plattenseite und die Konfiguration der Metallisierung des Aufnahmeverbinderanschlusses mannigfaltig geändert wurden, ist durch die Erfinder ermittelt worden, dass selbst unter einer rauen Umgebung eine hohe Zuverlässigkeit erhalten werden kann, die auf dem Gebiet der Fahrzeuge erforderlich ist, falls eine Anschlussoberfläche als eine Oberfläche aus einem weichen Edelmetall von Ag oder dergleichen konfiguriert ist und falls eine Legierungsschicht mit niedrigem Schmelzpunkt, die Sn als eine Hauptkomponente verwendet und die Ag enthält und die mit dem Edelmetall, das der anderen Anschlussoberfläche gegenüberliegt, keine spröde intermetallische Verbindung bildet, mit einer vorgegebenen Dicke gebildet wird. Außerdem ist ermittelt worden, dass unter einer Verwendungsumgebung eines Fahrzeugs eine spröde intermetallische Au-Sn-Verbindung gebildet wird, der Kontaktwiderstand erhöht wird, falls eine Anschlussoberfläche aus einem Edelmetall wie etwa Au hergestellt ist, selbst wenn die andere Anschlussoberfläche eine Legierungsschicht mit niedrigem Schmelzpunkt, die Sn als eine Hauptkomponente verwendet und die Ag enthält, ist. Außerdem ist ermittelt worden, dass die intermetallische Cu-Sn-Verbindung in einer frühen Phase entsteht, so dass eine Erhöhung des Widerstands in verhältnismäßig kurzer Zeitdauer beginnt, falls eine Legierungsschicht mit niedrigem Schmelzpunkt, die Sn als eine Hauptkomponente verwendet und die Ag enthält, so dünn wie etwa 1 µm auf Cu gebildet ist, selbst wenn die andere Anschlussoberfläche aus einem Edelmetall wie etwa Ag hergestellt ist. Das heißt, es wurde ermittelt, dass die Kombination der Metalltypen auf den Oberflächen, die miteinander in Kontakt stehen, und die Dicke der Metallschicht der Metalltypen die Langzeitzuverlässigkeit stark beeinflussen. Im verwandten Gebiet ist eine Kombination einer Ni/Au-Plattierung und einer Ag-Plattierung bekannt, um hohe Zuverlässigkeit sicherzustellen, wobei sie aber teuer ist. Allerdings ist ermittelt worden, dass eine Erhöhung der Kosten unterbunden werden kann und eine ausreichende Zuverlässigkeit erhalten werden kann, falls eine Anschlussoberfläche aus einer preiswerten Legierung auf Sn-Grundlage mit niedrigem Schmelzpunkt hergestellt ist.
Das auf der Grundlage der oben beschriebenen Ermittlungen fertiggestellte fahrzeugintegrierte Elektronikmodul in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung enthält eine Leiterplatte, auf der ein elektronisches Bauelement montiert ist, ein kastenförmiges Gehäuse mit einem Metallbauteil, das die Leiterplatte aufnimmt, um die Leiterplatte vor der Außenumgebung zu schützen, und einen Innenraum oder ein Schutzbauteil aus einem Formharz, das einteilig mit dem Metallbauteil ist, wobei ein Endabschnitt der Leiterplatte von dem Leiterplattenaufnahmegebiet des Schutzbauteils in einen Außenraum vorsteht und ein Verbindungsanschluss den Endabschnitt der Platte in den Aufnahmeverbinder einführt, um auf einer Oberfläche des Endabschnitts der Platte eine elektrische Verbindung zu erhalten; wobei der Verbindungsanschluss eine Struktur aufweist, bei der auf der äußersten Oberfläche der Cu-Drahtleitung eine Lötmittelschicht, die Sn als eine Hauptkomponente verwendet und die Ag enthält, mit einer durchschnittlichen Dicke von 4 µm oder mehr gebildet ist; wobei ein Kartenrandverbinder, der den Endabschnitt der Platte einpasst, um eine elektrische Verbindung zu erhalten, durch Bilden eines Kernmaterials des Verbinder-Verbindungs-Anschlusses mit einer Cu-Legierung mit einer ausgezeichneten Federcharakteristik konfiguriert ist und eine Mehrschichtstruktur aufweist, die mit der äußersten Oberfläche des Kontaktabschnitts, die mit einer ersten Metallschicht, die aus Ag, Pd und Pt gewählt ist, konfiguriert ist, mit einer zweiten Metallschicht, die aus einem oder aus mehreren Metallen, die aus Au, Ag, Pd und Pt und Sn gewählt sind, hergestellt ist, als der darunterliegenden Schicht und mit einer oder zwei Zwischenschichten als der darüberliegenden Schicht gebildet ist; und wobei der Verbinder eine Struktur aufweist, bei der eine Härte der ersten Metallschicht des Kontaktabschnitts kleiner als 100 Hv eingestellt ist und eine Härte der zweiten Metallschicht als der darunterliegenden Schicht auf 100 Hv eingestellt ist; und wobei die Verbinderstruktur durch die Konfiguration der Metallisierung verbunden ist.
In einer anderen Konfiguration des fahrzeugintegrierten Elektronikmoduls in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung weist die Oberflächenschicht der Cu-Drahtleitung an dem Endabschnitt der Leiterplatte, der in den Außenraum vorsteht, eine Struktur, bei der eine intermetallische Ag-Sn-Verbindung mit einer Korngrenze von 1µm oder mehr in der Lötmittelschicht auf Sn-Grundlage dispergiert ist, oder eine Struktur, bei der eine intermetallische Ag-Sn-Verbindung in einer Schichtform auf einer Oberfläche der Lötmittelschicht auf Sn-Grundlage gebildet ist, auf.
In einer anderen Konfiguration des Kartenrandverbinders in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist das Kernmaterial des Verbinder-Verbindungs-Anschlusses mit einer Cu-Legierung mit einer ausgezeichneten Federcharakteristik konfiguriert und weist die Metallisierung der äußersten Schicht des Kontaktabschnitts eine Struktur auf, bei der eine erste Metallschicht, die unter Ag, Pd und Pt gewählt ist und die eine Dicke von 1,0 µm oder mehr aufweist, und eine zweite Metallschicht, die aus Ni oder aus einer Ni-Legierung mit einer Dicke von 1,0 µm oder mehr hergestellt ist, als die darunterliegende Schicht gebildet sind, wobei eine Härte der ersten Metallschicht des Kontaktabschnitts kleiner als 100 Hv eingestellt ist und eine Härte der zweiten Metallschicht als der darunterliegenden Metallschicht auf 100 Hv oder mehr eingestellt ist.
Außerdem enthält ein anderes fahrzeugintegriertes Elektronikmodul in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung eine Leiterplatte, auf der ein elektronisches Bauelement montiert ist, ein kastenförmiges Gehäuse mit einem Metallbauteil, das die Leiterplatte aufnimmt, um die Leiterplatte vor der Außenumgebung zu schützen, und einen Innenraum oder ein Schutzbauteil aus einem Formharz, das einteilig mit dem Metallbauteil ist, wobei ein Endabschnitt der Leiterplatte von dem Leiterplattenaufnahmegebiet des Schutzbauteils in einen Außenraum vorsteht und ein Verbindungsanschluss den Endabschnitt der Platte in den Aufnahmeverbinder einführt, um auf einer Oberfläche des Endabschnitts der Platte eine elektrische Verbindung zu erhalten; wobei der Verbindungsanschluss eine Struktur aufweist, bei der eine erste Metallschicht, die aus einem Metall hergestellt ist, das aus einer Gruppe gewählt ist, die Ag, Pd und Pt enthält, auf der äußersten Oberfläche der Cu-Drahtleitung, eine zweite Metallschicht, die aus einem Metall hergestellt ist, das aus einer Gruppe von Ag, Pd, Pt und Au und Sn gewählt ist, und eine oder zwei Zwischenschichten als die darunterliegende Schicht als eine Schichtkonfiguration gebildet sind und wobei eine durchschnittliche Gesamtdicke der ersten und der zweiten Metallschicht auf 1 µm oder mehr eingestellt ist; wobei ein Kartenrandverbinder, der den Endabschnitt der Platte einpasst, um die elektrische Verbindung zu erhalten, unter Verwendung eines Kernmaterials des Verbinder-Verbindungs-Anschlusses mit einer Cu-Legierung mit einer ausgezeichneten Federcharakteristik konfiguriert ist und wobei die Metallisierung der äußersten Schicht des Kontaktabschnitts mit einer Lötmittelschicht auf Sn-Grundlage, die Sn als eine Hauptkomponente verwendet und die Ag enthält und die eine Dicke von 4,0 µm oder mehr aufweist, konfiguriert ist, wobei die Struktur in dieser Konfiguration der Metallisierung verbunden ist.
In einer anderen Konfiguration des Kartenrandverbinders ist das Kernmaterial des Verbinder-Verbindungs-Anschlusses mit einer Cu-Legierung mit einer ausgezeichneten Federcharakteristik gebildet, weist die Metallisierung der äußersten Schicht des Kontaktabschnitts eine Struktur auf, bei der eine erste Metallschicht, die aus einem Lötmittel auf Sn-Grundlage, das Sn als eine Hauptkomponente verwendet und das Ag enthält, hergestellt ist und eine Dicke von 2,0 µm aufweist, und eine zweite Metallschicht, die aus Ni oder aus einer Ni-Legierung mit einer Dicke von 1,0 µm oder mehr als der darunterliegenden Schicht hergestellt ist, gebildet sind, und ist eine Härte der zweiten Metallschicht des Kontaktabschnitts auf 100 Hv oder mehr eingestellt.
Die Konfiguration der Metallisierung des Verbindungsanschlusses an dem Endabschnitt der Leiterplatte ist eine Cu-Drahtleitung/ein Ag-haltiges Lötmittel auf Sn-Grundlage mit einer Dicke von 4,0 µm oder mehr, die Konfiguration der Metallisierung des Verbinderanschlusses ist ein Cu-Trägermaterial/eine Ni-Plattierung/Sn-Ag/Ag. Falls die zwei Gestaltungen der Metallisierung in einem Zustand, in dem sie gepresst sind, verbunden werden, ist die Lötmittelschicht auf Sn-Grundlage des Verbindungsanschlusses auf der Plattenseite wegen einer Kriechverformung unter der Hochtemperaturumgebung verdünnt und diffundiert gleichzeitig Cu und dringt es in das Lötmittel auf Sn-Grundlage ein, was ermöglicht, dass von der Cu-Seite eine intermetallische Cu-Sn-Verbindung wächst. Obgleich das Ag in dem Lötmittel als eine intermetallische Ag-Sn-Verbindung abgeschieden wird, wird die intermetallische Cu-Sn-Verbindung in Übereinstimmung mit der Temperatur und der Zeit bis zu der äußersten Oberfläche des Verbindungsanschlusses wachsen gelassen, da das Ag teilweise gebildet wird und die Matrix aus Sn hergestellt ist. Allerdings diffundiert das Ag des Verbinderanschlusses in das Lötmittel auf Sn-Grundlage des Verbindungsanschlusses auf der Plattenseite bei dem Kontaktabschnitt, um in der Oberflächenschicht die intermetallische Ag-Sn-Verbindung zu bilden und um zu verhindern, dass die intermetallische Cu-Sn-Verbindung, die von dem Boden wächst, zu der Oberfläche freigelegt wird, wenn die äußerste Oberfläche des Verbinderanschlusses aus Ag hergestellt wird, so dass die Kontaktgrenzfläche zwischen Ag und der intermetallischen Ag-Sn-Verbindung für eine lange Zeitdauer aufrechterhalten wird, so dass der niedrige Kontaktwiderstand aufrechterhalten werden kann. Wenn die äußerste Oberfläche des Verbinderanschlusses aus einer intermetallischen Ag-Sn-Verbindung hergestellt wird, ist die Bildungsrate, mit der die intermetallische Ag-Sn-Verbindung auf der Oberfläche des Verbindungsanschlusses auf der Plattenseite gebildet wird, niedrig und wird die intermetallische Cu-Sn-Verbindung bei der Kontaktgrenzfläche auf der Plattenseite ebenfalls freigelegt. Somit wird der Kontaktwiderstand erhöht, wenn die vorgegebene Zeitdauer der Oxidation von Cu verstrichen ist.
Falls die Dicke der Lötmittelschicht auf Sn-Grundlage des Verbindungsanschlusses auf der Plattenseite viel dünner als 4,0 µm ist, wächst die intermetallische Cu-Sn-Verbindung bis zu der Oberfläche, bevor die intermetallische Ag-Sn-Verbindung gebildet wird, und wird die Bildung der intermetallischen Ag-Sn-Verbindung verhindert, so dass eine Zunahme des Kontaktwiderstands nicht unterbunden werden kann. Außerdem wird der Oxid-Sn-Film auf der Oberfläche auf der Plattenseite wahrscheinlich bei der Kontaktgrenzfläche zwischen dem Verbindungsanschluss auf der Plattenseite und dem Verbinderanschluss unterbrochen, falls in dem Lötmittel auf Sn-Grundlage Ag vorhanden ist, so dass es einen Effekt gibt, dass die Ag-Diffusion von der Verbinderseite in die Plattenseite leicht auftritt. Somit ist es leicht, für eine lange Zeitdauer einen niedrigen Widerstand aufrechtzuerhalten, wenn in dem Lötmittel auf Sn-Grundlage Ag enthalten ist, und kann der niedrige Widerstand für eine längere Zeitdauer aufrechterhalten werden, während der Ag-Gehalt erhöht ist.
In Übereinstimmung mit einer Struktur, bei der eine erste Metallschicht, die aus einer Gruppe gewählt ist, die Ag, Pd und Pt enthält, auf der Seite des Verbinderanschlusses, und eine zweite Metallschicht, die aus einem Metall hergestellt ist, das aus der Gruppe gewählt ist, die Ag, Pd, Pt und Au und Sn enthält, als die darunterliegende Schicht auf einer Oberfläche gebildet sind, kann die Oberfläche einer Konfiguration der Metallisierung, die einen Kontaktabschnitt eines Kartenrandverbinders bildet, einen Zustand aufrechterhalten, der defektfrei mit der ersten Metallschicht mit ausgezeichneter Dehnbarkeit bedeckt ist, selbst wenn eine Verbinderanschlusskomponente durch Pressen aus einem Kupferstreifen der Konfiguration der Metallisierung gebildet wird, so dass es möglich ist, den Verbinderanschluss in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung leicht herzustellen.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Wie oben ausführlich beschrieben ist, ist es in der Verbinder-Verbindungs-Struktur, bei der der Endabschnitt der Platte in den Aufnahmeverbinder eingeführt wird, um eine elektrische Leitung zu erhalten, wobei eine Struktur aus zwei Schichten der ersten Metallschicht, die aus einer Gruppe gewählt ist, die Ag, Pd und Pt enthält, als der äußersten Oberfläche eines Verbindungsanschlusses/der zweiten Metallschicht, die aus einer intermetallischen Verbindung eines oder zweier weiterer Metalle, die aus einer Gruppe gewählt sind, die Ag, Au, Pd und Pt und Sn enthält, hergestellt ist, als der darunterliegenden Schicht, und eine Struktur, bei der der andere Verbindungsabschnitt aus einer Legierung mit niedrigem Schmelzpunkt mit einer Dicke von 4 µm oder mehr, die Sn als eine Hauptkomponente verwendet und die Ag enthält, auf dem Cu hergestellt ist, kombiniert sind, selbst wenn der Verbindungsanschluss unter einer rauen Umgebung hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit, eines Temperaturzyklus, ist, möglich, eine Zunahme des elektrischen Widerstands des Kontaktverbindungsabschnitts zu unterbinden, und ist es nicht notwendig, das Edelmetallplattierungsbauteil als eine Verbindungsanschlussfläche zu verwenden, so dass es möglich ist, das fahrzeugintegrierte Elektronikmodul mit hoher Verbindungszuverlässigkeit mit niedrigen Kosten zu schaffen. Außerdem ist es möglich, eine Verbindungsstruktur eines Kartenrandverbinders mit Langzeitverbindungszuverlässigkeit selbst unter einer rauen Umgebung zu schaffen.
Figurenliste

1 ist ein Beispiel eines Konfigurationsdiagramms eines fahrzeugintegrierten Elektronikmoduls mit einer Kartenrandverbinderstruktur.
2 ist ein Beispiel einer Querschnittsansicht eines Verbindungsanschlusses, der an einer Leiterplatte eines fahrzeugintegrierten Elektronikmoduls gebildet ist.
3 ist ein Beispiel einer Querschnittsstrukturansicht eines Verbindungsabschnitts zwischen einem Leiterplattenverbindungsanschluss und einem Kartenrandverbinder eines fahrzeugintegrierten Elektronikmoduls.
4 ist ein Beispiel einer Querschnittsansicht eines Kontaktverbindungsabschnitts zwischen einem Verbindungsanschluss und einem Verbinderanschluss einer Leiterplatte.
5 ist ein Beispiel eines Verfahrens zum Bilden eines Verbindungsanschlusses an einer Cu-Drahtleitung an einem Ende einer Leiterplatte.
6 ist ein Beispiel einer Tabelle, die eine Beziehung zwischen einem Oberflächenmaterial oder einer Filmdicke und der Zuverlässigkeit eines Leiterplattenverbindungsanschlusses und eines Verbinderanschlusses darstellt.
7 ist ein anderes Beispiel einer Tabelle, die eine Beziehung zwischen einem Oberflächenmaterial oder einer Filmdicke und der Zuverlässigkeit eines Leiterplattenverbindungsanschlusses und eines Verbinderanschlusses darstellt.
8 ist ein Beispiel eines Konfigurationsdiagramms eines fahrzeugintegrierten Formharz-Elektronikmoduls mit einer Kartenrandverbinderstruktur.
9 ist ein Beispiel einer Querschnittsstrukturansicht eines Verbindungsabschnitts zwischen einem Leiterplattenverbindungsanschluss und einem Kartenrandverbinder eines fahrzeugintegrierten Formharz-Elektronikmoduls.

Beschreibung von Ausführungsformen
Im Folgenden werden anhand der Zeichnungen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Erste Ausführungsform
In dieser Ausführungsform wird ein Beispiel eines Elektronikmoduls beschrieben, das in einen Motorraum eines Fahrzeugs eingebaut ist und geeignet die Ansteuerung eines Motors steuert.
1 ist ein Beispiel eines Konfigurationsdiagramms eines fahrzeugintegrierten Elektronikmoduls mit einer Kartenrandverbinderstruktur. In der Figur sind elektronische Bauelemente 6, 7, 8 und 9 durch Löten auf einer Leiterplatte 3, die eine organische isolierende Platte 1 und eine Cu-Drahtleitung 2 enthält, montiert. An dem Endabschnitt der Platte ist ein Verbindungsanschluss 5 gebildet, der durch Beschichten eines Ag-haltigen Lötmittels 4 auf Sn-Grundlage an einer Cu-Drahtleitung 2' gebildet ist. Das Lötmittel auf Sn-Grundlage wird durch Tauchen in ein geschmolzenes Lötmittel nach Montieren elektronischer Bauelemente auf der Leiterplatte und Bilden eines isolierenden Bauteils zugeführt. Auf der oberen und auf der unteren Oberfläche eines Montagegebiets für elektronische Bauelemente sind organische Schutzfilme 17 gebildet, um die Platte und die elektronischen Bauelemente zu bedecken. Der organische Schutzfilm ist aus einem Harz hergestellt, das Feuchtigkeitsbeständigkeit und Wärmeleitfähigkeit aufweist und das außerdem ausgezeichnete Wärmestrahlungseigenschaften aufweist.
Das Elektronikmodulgehäuse enthält ein Metallwärmestrahlungsbauteil 11 aus Al-Druckguss und ein Harzgehäuse 10 und eine hintere Abdeckung 14, um die Leiterplatte vor Außenluft zu schützen, und weist einen Verbinderaufnahmeabschnitt 12, um den Kartenrandverbinder aufzunehmen und zu befestigen, auf. Ein Verbinderaufnahmeraum 20 und ein Leiterplattenaufnahmeraum 19 sind durch eine Harzwand 13 gegeneinander isoliert und die Harzwand ist mit einer Öffnung 21 versehen, um zu ermöglichen, dass der Verbindungsanschluss 5 von dem Leiterplattenaufnahmeraum in den Verbinderaufnahmeraum vorsteht. Die Rückseite der Leiterplatte ist in eine Platteneinführungsnut 15, die in der hinteren Abdeckung 14 vorgesehen ist, eingeführt und darin befestigt und, obgleich dies nicht dargestellt ist, ist eine Seitenfläche ebenfalls mit einer ähnlichen Struktur befestigt, so dass der Widerstand gegen mechanische Schwingung verbessert ist. Außerdem ist das elektronische Bauelement 9 mit großer Wärmestrahlung durch ein Fett 18 mit hoher Wärmeleitung mit einem Metallwärmestrahlungsbauteil 11 thermisch verbunden, so dass ein Wärmestrahlungsweg sichergestellt ist.
2 stellt ein Beispiel einer Querschnittsansicht des Verbindungsanschlusses 5 dar. In der Figur ist auf der Cu-Drahtleitung 2 ein Lötmittel 4 auf Sn-Grundlage, das 3 Gew.-% Ag enthält, beschichtet und ist an der Grenzfläche eine Reaktionsschicht 22 von Cu und Sn gebildet. Die Dicke der Lötmittelschicht auf Sn-Grundlage ist 3 bis 10 µm und die Dicke der Cu-Sn-Reaktionsschicht ist etwa 1 µm. In dem Lötmittel auf Sn-Grundlage enthaltenes Ag variiert in Abhängigkeit von dem Gehalt, wobei aber Ag als eine intermetallische Ag-Sn-Verbindung vorhanden ist und im Wesentlichen gleichmäßig in der Lötmittelschicht dispergiert ist.
3 ist ein Beispiel einer Querschnittsstruktur eines Verbindungsabschnitts, wenn ein Kartenrandverbinder an das fahrzeugintegrierte Elektronikmodul aus 1 angeschlossen ist. In der Figur weist der Kartenrandverbinder 30 mehrere Paare von Verbinderanschlüssen 31 mit einer Federcharakteristik auf und ist ein Platteneinführungsraum 35 gebildet, in den der Anschlussabschnitt der Leiterplatte eingeführt ist. Außerdem ist der Verbinderanschluss mit einem Kabelbaum 34 verbunden, der mit einem Metallleiter 32 und mit einem isolierenden Hüllbauteil 33 konfiguriert ist. Der Kartenrandverbinder wird in die Harzwand des Verbinderaufnahmeraums des Elektronikmoduls geschoben und damit verbunden und der in den Platteneinführungsraum geschobene Verbindungsanschluss 5 wird durch eine durch die Federcharakteristik des Verbinderanschlusses definierte Kraft mechanisch gedrückt, so dass die elektrische Leitung sichergestellt wird. Der Kontaktabschnitt zwischen dem Verbindungsanschluss und dem Verbinderanschluss ist schützend mit einem flüssigen Öl 36 beschichtet, das thermisch und chemisch stabil ist.
Als das flüssige Öl ist hier Perfluorpolyether (PFPE) mit einer verhältnismäßig hohen Viskosität, das ein Öl auf Fluorgrundlage ist, verwendet.
4 stellt ein Beispiel einer Querschnittsstruktur des Kontaktverbindungsabschnitts zwischen dem Verbinderanschluss und dem Verbindungsanschluss dar. In der Figur weist der Verbinderanschluss 31 eine Konfiguration auf, bei der auf einem Cu-Legierungskern 40 mit ausgezeichneter Federcharakteristik und Leitfähigkeit über eine Ni-Sperrschicht 41 eine Ag-Sn-Verbindungs-Schicht 42 gebildet ist und darauf eine Ag-Schicht 43 gebildet ist. In Bezug auf die Herstellung des Verbinderanschlusses wird in dem Zustand eines Kupferstreifens eine Plattierungsbehandlung eines Ni-Plattierungsfilms mit 1 µm/eines Sn-Plattierungsfilms mit 0,2 µm/eines Ag-Plattierungsfilms mit 1 µm ausgeführt und wird eine Wärmebehandlung ausgeführt, damit die Sn-Schicht mit Ag reagiert, um eine Ag-Sn-Verbindungs-Schicht zu bilden. Nachfolgend wird der Verbinderanschluss geformt und durch einen Pressschneidprozess hergestellt. Der Kontaktabschnitt des Verbinderanschlusses wird durch Pressen von der Rückseite und Durchdrücken zu einer konvexen Form gebildet. Da die Ag-haltige Lötmittelschicht auf Sn-Grundlage des Verbindungsanschlusses 5 als ein weicher dicker Film konfiguriert ist, ist eine Struktur angenommen, bei der ab dem Zeitpunkt, zu dem der Verbinderanschluss gedrückt wird, ein Niederdrücken und ein Kontakt stattfindet. Ein Verhalten der Änderung zeigt, dass das Niederdrücken wegen der Kriechverformung mit der Zeit zunimmt und dass die Kontaktgrenzfläche zunimmt. Bei der Kontaktgrenzfläche des Verbindungsanschlusses stehen das weiche Lötmittel auf Sn-Grundlage und der weiche Ag-Film in engem Kontakt miteinander. Das flüssige Öl 36, das ein Schutzbeschichtungsmittel ist, dient in dem Prozess des Einführens des Endabschnitts der Platte in den Verbinder als ein Schmiermittel, so dass das flüssige Öl eine Funktion aufweist, das Gleiten beider Metalloberflächen zu verbessern, um den Abrieb der Oberfläche zu verringern und die Einführungskraft der Platte zu verringern. Während der Verwendungsdauer des Elektronikmoduls wird mit der Oberflächenspannung des Öls ein Beschichtungsfilm gebildet, der einen Zwischenraum bei der Kontaktgrenzfläche füllt und die Metalloberfläche in der Nähe der Grenzfläche bedeckt, so dass der Zustand gebildet wird, bei dem die Kontaktgrenzfläche vor Feuchtigkeit der Außenluft und der Atmosphäre isoliert ist. Da das flüssige Öl den Kontaktdruck des Verbinderanschlusses nicht beeinflusst, beeinflusst das flüssige Öl den Metallkontaktzustand zwischen dem Verbinderanschluss und den Verbindungsanschluss nicht.
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Ausführungsform ist die äußerste Oberfläche des Verbinderanschlusses einer Cu-Legierung aus weichem Ag hergestellt, ist die darunterliegenden Schicht aus einer harten intermetallischen Ag-Sn-Verbindung hergestellt und ist die darunterliegende Sperrschicht aus Ni hergestellt, so dass der Verbindungsanschluss der Leiterplatte so konfiguriert ist, dass er eine Struktur aufweist, dass in der Cu-Drahtleitung ein dickes Ag-haltiges Lötmittel auf Sn-Grundlage gebildet ist. Außerdem ist auf eine Kontaktgrenzfläche ein flüssiges Öl auf Fluorgrundlage aufgetragen, so dass es selbst in dem Fall, dass ein kompaktes leichtes Elektronikmodul vom Kartenrandverbindertyp an einer Stelle eingebaut ist, die einer rauen Umgebung wie etwa einem Motorraum ausgesetzt ist, möglich ist, eine hohe Verbindungszuverlässigkeit für eine lange Zeitdauer sicherzustellen. Im Ergebnis ist es möglich, die Kosten des hoch zuverlässigen Elektronikmoduls vom Kartenrandverbindertyp zu senken.
Obgleich für den Kartenrandverbinder das Edelmetall Ag verwendet ist, ist das Material währenddessen im Vergleich zu Au preiswert und kann der erforderliche Metallisierungsprozess in dem Zustand eines Kupferstreifens ausgeführt werden, so dass die Prozesskosten im Vergleich zu den Prozesskosten im verwandten Gebiet ungeändert sind und eine Erhöhung der Kosten des Verbinders mit hoher Zuverlässigkeit unterbunden werden kann. Da der Kontaktabschnitt mit einem chemisch stabilen Öl auf Fluorgrundlage beschichtet ist und da die zu verbindende Anschlussoberfläche als eine Kombination von weichem Ag und dem Lötmittel auf Sn-Grundlage konfiguriert ist, ist es außerdem möglich, eine Einführungs/Entnahme-Kraft der Platte während des Anschließens des Verbinders zu verringern oder eine Abriebbeschädigung während des Schiebens zu verringern, wobei die Wirkung des Sperrens des Kontaktabschnitts vor Feuchtigkeit und Luft hinzugefügt wird, so dass es möglich ist, die Beständigkeit gegen hohe Temperatur, gegen einen Zyklus hoher Feuchtigkeit/Temperatur und gegen mechanische Schwingung des Verbinder-Verbindungs-Abschnitts für eine lange Zeitdauer stark zu verbessern.
5 stellt ein Beispiel eines Verfahrens zum Bilden des Verbindungsanschlusses 5 an dem Endabschnitt der Leiterplatte aus 1 dar. In der Figur sind auf der Leiterplatte 3 elektronische Bauelemente 6, 7, 8 und 9 montiert. Das Bildungsgebiet des Verbindungsanschlusses 4 an dem Endabschnitt der Leiterplatte wird für kurze Zeitdauer in das geschmolzene Lötmittel 122 in dem Lötmittelbad 121 getaucht, um das Lötmittel an der Cu-Drahtleitung 2 zu benetzen und das Lötmittel hochzuziehen. In dem Hochziehabschnitt ist eine Einebnungsbürste 123 angeordnet, um geschmolzenes Lötmittel, das übermäßig anhaftet, durch das Luftmesser 124 wegzublasen, wobei die Dicke des anzuhaftenden Lötmittels eingestellt wird.
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Ausführungsform ist es in Bezug auf eine Leiterplatte, auf der elektronische Bauelemente montiert sind, möglich, in einem Verbindungsanschlussabschnitt mit guter Massenproduktivität eine dicke Lötmittelschicht zu bilden, ohne dass dies einen großen thermischen Einfluss auf ein Montagegebiet hat und ohne teure Einrichtungen zu verwenden, so dass es möglich ist, eine Leiterplatte mit einem Plattenanschluss zum Verbinden eines Kartenrandverbinders mit niedrigen Kosten herzustellen. Die Dicke der Lötmittelschicht kann durch Einstellen des Zwischenraums zwischen der Einebnungsbürste und der Leiterplatte und durch den Luftdruck gesteuert werden.
Zweite Ausführungsform
In dieser Ausführungsform wird ein Beispiel des Zuverlässigkeitsbewertungsergebnisses beschrieben, falls das Oberflächenmaterial oder die Filmdicke des Verbinderanschlusses und des Verbindungsanschlusses auf der Plattenseite geändert werden.
6 listet Zuverlässigkeitsbewertungsergebnisse auf, die in den Kombinationsfällen erhalten werden, in denen die erste Schicht der äußersten Oberfläche des Verbinderanschlusses aus Ag hergestellt ist, die zweite Schicht als die darunterliegende Schicht mit einer Ag-Sn-Verbindungs-Schicht konfiguriert ist, die Legierung mit niedrigem Schmelzpunkt, die auf der Cu-Drahtleitung des Verbindungsanschlusses gebildet wird, geändert wird und die Filmdicken der Metallisierungsschichten geändert werden. Nachdem eine Hochtemperatureinwirkung für 1500 h bei 150 °C ausgeführt worden ist, wird für die Verbindungszuverlässigkeitsbewertung über 2000 Zyklen ein Temperaturzyklustest von -40 °C/150 °C ausgeführt, wobei eine Probe mit einem Kontaktwiderstand von 10 mΩ oder weniger als akzeptabel „O“ bestimmt wird.
Aus der Figur wird die Verbindungszuverlässigkeit im Fall des Sn-Zn- oder Sn-Cu-Lötmittels, dessen Material kein Ag enthält, selbst dann nicht erhalten, wenn die Dicke der Ag/Ag-Sn-Schicht auf der Oberfläche des Verbinderanschlusses so dick wie 2 µm ist und die Dicke des Lötmittels auf der Oberfläche des Verbindungsanschlusses auf der Plattenseite so dick wie 6 µm ist. Falls die Oberfläche des Verbindungsanschlusses auf der Plattenseite aus einem Ag-haltigen Lötmittel auf Sn-Grundlage hergestellt wird, wird die geforderte Zuverlässigkeit selbst dann nicht erhalten, wenn die Dicke der Lötmittelschicht auf der Plattenseite so dick wie 4 µm ist, falls die Dicke der Ag/Ag-Sn-Schicht des Verbinderanschlusses so dünn wie 0,2 µm ist. Im Fall eines Lötmittels mit wenig Ag wird die geforderte Zuverlässigkeit selbst dann nicht erhalten, wenn die Dicke der Ag/Ag-Sn-Schicht des Verbinderanschlusses so dick wie 2 µm ist, falls die Dicke des Lötmittels 2 µm oder weniger ist. Die geforderte Zuverlässigkeit wird erhalten, wenn die Dicke der Ag/Ag-Sn-Schicht des Verbinderanschlusses 1 µm oder mehr ist und wenn die Dicke des Ag-haltigen Lötmittels auf Sn-Grundlage 4 µm oder mehr ist.
Allerdings wird die geforderte Zuverlässigkeit selbst dann erhalten, wenn die Dicke des Lötmittels so dünn wie 2 µm ist, falls der Ag-Gehalt des Lötmittels auf Sn-Grundlage so hoch wie 20 % ist. Allerdings wird die Beschichtung durch Tauchen in das Lötmittelbad schwierig, da die Flüssigkeitstemperatur des Lötmittels erhöht ist, so dass es ein Problem gibt, dass die Prozesskosten steigen.
7 stellt Bewertungsergebnisse der Verbindungszuverlässigkeit dar, die der Filmdicke des Lötmittels auf Ag- und Sn-Grundlage entsprechen, wenn die erste/zweite Schicht aus Ag/Ni als das Oberflächenmaterial des Verbinderanschlusses hergestellt ist und wenn als das Oberflächenmaterial des Verbinderanschlusses der einen Plattenseite ein Ag-haltiges Lötmittel auf Sn-Grundlage verwendet ist.
Zum Vergleich sind in derselben Figur ebenfalls die Ergebnisse eines Falls dargestellt, dass für die Verbindungsanschlüsse des Verbinders und der Platte Ag/Ag und Au/Au verwendet sind. Außerdem sind die Plattenkosten zu dieser Zeit ebenfalls bewertet. Ähnlich dem Fall von Ag/Ag-Sn ist die Verbindungszuverlässigkeit unzureichend, falls das Oberflächenmaterial des Verbinderanschlusses Ag/Ni ist, falls die Ag-Schicht dünner als 1,0 µm ist; und ist die Verbindungszuverlässigkeit unzureichend, falls die Dicke des Lötmittels auf Sn-Grundlage des Verbindungsanschlusses auf der Plattenseite dünner als 4 µm ist.
Die geforderte Zuverlässigkeit wird erhalten, wenn das Ag des Verbinderanschlusses 1,0 µm oder mehr ist und wenn die Dicke des Lötmittels auf Sn-Grundlage des Verbindungsanschlusses auf der Plattenseite 4 µm oder mehr ist. Außerdem wird eine hohe Zuverlässigkeit selbst dann erhalten, wenn die Oberflächenmetallisierung auf der Verbinderseite oder auf der Plattenseite dünn ist, falls das Anschlussmaterial des Verbinders/der Platte Ag/Ag oder Au/Au ist, wobei die Kosten der Platte aber hoch sind und dieser Fall somit nicht praktisch ist.
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Ausführungsform ist das Oberflächenmaterial des Verbinderanschlusses mit einer Ag/Ag-Sn-Schicht oder mit einer Ag/Ni-Schicht konfiguriert, ist die Dicke der Schicht, die Ag enthält, auf 1 µm eingestellt und ist das Oberflächenmaterial des Verbindungsanschlusses auf der Plattenseite aus einem Ag-haltigen Lötmittel auf Sn-Grundlage mit einer Dicke von 4 µm oder mehr hergestellt, so dass zu sehen ist, dass dies sowohl im Fall der Einwirkung einer hohen Temperatur als auch im Fall des Temperaturzyklus zu einer zufriedenstellenden Verbindungszuverlässigkeit führt und dass die Produkte hinsichtlich der Kosten innerhalb eines praktischen Bereichs liegen.
In den in 6 und 7 dargestellten Ausführungsformen ist für das Oberflächenmaterial auf der Seite des Verbinderanschlusses ein Edelmetall Ag verwendet und ist für das Oberflächenmaterial des Verbindungsanschlusses auf der Plattenseite ein Ag-haltiges Lötmittel auf Sn-Grundlage verwendet. Allerdings kann dasselbe Verbindungszuverlässigkeitsergebnis erhalten werden, selbst wenn die Materialien der Verbindungsanschlüsse auf der Verbinderseite und auf der Plattenseite vertauscht sind, so dass die Kombination keine technischen Probleme verursacht. Allerdings ist ein solcher spezieller Prozess des Auftragens einer teilweise selektiven Plattierung auf mehrere Platten oder einzelne Platten erforderlich, um die Oberfläche des Verbindungsanschlusses auf der Plattenseite als ein Edelmetall Ag zu konfigurieren, so dass es ein Problem der Kostenerhöhung gibt.
Außerdem ist in den Ausführungsformen von 6 und 7 das Oberflächenmaterial des Verbinderanschlusses durch ein Edelmetall Ag veranschaulicht, wobei aber Pd oder Pt, die in einem Niedertemperaturgebiet von 160 °C oder weniger nicht als eine spröde intermetallische Verbindung mit Sn wachsen, verwendet werden können, um dieselbe Wirkung wie Ag zu erhalten.
Dritte Ausführungsform
In dieser Ausführungsform wird ein Beispiel eines fahrzeugintegrierten Formharz-Elektronikmoduls beschrieben, in dem ein Montagegebiet einer Leiterplatte mit einem wärmehärtenden Harz abgedichtet ist.
9 ist ein Beispiel einer Querschnittsstruktur eines fahrzeugintegrierten Elektronikmoduls, in dem ein Buchsenbauteil zum Aufnehmen eines Kartenrandverbinders in einem Formharz-Elektronikmodul zusammengesetzt ist. In der Figur sind elektronische Bauelemente 105, 106, 107 und 108 auf einer Leiterplatte 103 montiert, die mit einer organischen isolierenden Platte 101 und mit einer Cu-Drahtleitung 102 durch Löten konfiguriert ist, und ist ein Bauteil 109 mit hoher Wärmeleitung an einem elektronischen Bauelement 108 befestigt, das eine große Menge Wärme erzeugt. Das Montagegebiet der Leiterplatte ist mit einem wärmehärtenden Vergussharz 110 geformt, das alle elektronischen Bauelemente sowohl auf der vorderen als auch auf der hinteren Oberfläche bedeckt. An dem Endabschnitt der Platte, der dem Formharz ausgesetzt ist, ist durch Tauchbeschichtung mit einem Ag-haltigen Lötmittel auf Sn-Grundlage ein Verbindungsanschluss 104 mit einer durchschnittlichen Dicke von 6 µm auf der Cu-Drahtleitung gebildet. Ein Verbinderaufnahmebuchsen-Bauteil 111 mit einer Funktion zum Aufnehmen und Befestigen des Kartenrandverbinders ist einteilig mit dem Formharz gebildet, um den Endabschnitt der Platte zu bedecken. Das Verbinderaufnahmebuchsen-Bauteil wird durch Bilden eines Formverbindungsanschlusses und danach durch Spritzgießen eines thermoplastischen Harzes hergestellt. Das Bezugszeichen 112 bezeichnet einen Verbinderaufnahmeraum.
9 ist ein Beispiel einer Querschnittsstruktur des Verbindungsabschnitts, wenn der Kartenrandverbinder an das fahrzeugintegrierte Elektronikmodul aus 8 angeschlossen ist. In der Figur weist der Kartenrandverbinder 115 mehrere Paare von Verbinderanschlüssen 116 mit einer Federcharakteristik auf und ist ein Platteneinführungsraum 119 gebildet, in den der Anschlussabschnitt der Leiterplatte eingeführt wird. Außerdem ist der Verbinderanschluss mit einem Kabelbaum 117 verbunden, der mit einem Metallleiter und mit einem isolierenden Deckmaterial konfiguriert ist. Die Oberflächenschicht des Verbinderanschlusses weist eine Mehrschichtstruktur auf, bei der die oberste Oberfläche Ag ist, eine Ag-Sn-Schicht als die darunterliegende Schicht gebildet ist und eine Ni-Schicht als die darunterliegende Schicht gebildet ist.
Der Kartenrandverbinder wird in den durch das Verbinderaufnahmebuchsen-Bauteil des Elektronikmoduls gebildeten Verbinderaufnahmeraum geschoben und mit ihm verbunden und der Verbindungsanschluss 104 an dem Endabschnitt der in den Platteneinführungsraum geschobenen Platte wird durch eine durch die Federcharakteristik des Verbinderanschlusses definierte Kraft mechanisch gedrückt, so dass die elektrische Leitung sichergestellt ist. Der Kontaktabschnitt zwischen dem Verbindungsanschluss und dem Verbinderanschluss ist mit einem flüssigen Öl 118, das thermisch und chemisch stabil ist, schutzbeschichtet.
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Ausführungsform ist eine Leiterplatte eines Elektronikmoduls mit einem wärmehärtenden Vergussharz geformt, ist die zu formende horizontale Größe geringfügig größer als eine Größe der Leiterplatte ausschließlich eines Verbindungsanschluss-Bildungsgebiets am Ende der Leiterplatte eingestellt und ist die Höhe der Form geringfügig höher als die Höhe der Montagehöhe elektronischer Bauelemente eingestellt, so dass ein Gehäuseelement zum Schützen der Leiterplatte unnötig wird und die Größe des Elektronikmodulhauptkörpers stark verringert werden kann.
Außerdem ist ein Lötverbindungsabschnitt des elektronischen Bauelements durch eine Kontraktionskraft des Vergussharzes befestigt, so dass der Lötverbindungsabschnitt in einem Zustand ist, in dem eine Druckspannung ausgeübt wird. Somit ist die Lebensdauer wegen thermischer Ermüdung des Lötverbindungsabschnitts stark verbessert, so dass es möglich ist, ein fahrzeugintegriertes Elektronikmodul mit hoher Zuverlässigkeit eines Leiterplattenmontageabschnitts zu schaffen.
Gleichzeitig ist es ähnlich wie in der ersten Ausführungsform möglich, ein fahrzeugintegriertes Elektronikmodul mit einer Verbinder-VerbindungsStruktur mit hoher Verbindungszuverlässigkeit eines Kartenrandverbinders, einen Verbinder und eine Verbindungsstruktur zu schaffen.
Bezugszeichenliste

1.: organische isolierende Platte
2: Cu-Drahtleitung
3: Leiterplatte
4: Ag-haltiges Lötmittel auf Sn-Grundlage
5: Verbindungsanschluss
9: elektronisches Bauelement
10: Harzgehäuse
11: Metallwärmestrahlungsbauteil
30: Kartenrandverbinder
31: Verbinderanschluss

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2013143202 A [0002, 0005]
JP 2006009126 A [0003, 0005]
JP 2014139345 A [0004, 0005]
JP 2015045042 A [0005]

Claims

Fahrzeugintegriertes Elektronikmodul, das Folgendes umfasst: eine Leiterplatte, auf der ein elektronisches Bauelement montiert ist; und ein Schutzbauteil, das die Leiterplatte aufnimmt, wobei die Leiterplatte einen Endabschnitt der Platte aufweist, der von dem Schutzbauteil in einen Außenraum vorsteht, wobei der Endabschnitt der Platte auf einer Oberfläche davon einen Verbindungsanschluss aufweist, um in einen externen Aufnahmeverbinder eingeführt zu werden, um elektrische Leitung zu erhalten, und wobei der Verbindungsanschluss eine Struktur aufweist, bei der auf einer äußersten Oberfläche einer Cu-Drahtleitung eine Lötmittelschicht, die Sn als eine Hauptkomponente verwendet und die Ag enthält, gebildet ist.
Fahrzeugintegriertes Elektronikmodul nach Anspruch 1, wobei die Lötmittelschicht eine durchschnittliche Dicke von 4 µm oder mehr aufweist.
Fahrzeugintegriertes Elektronikmodul nach Anspruch 1, wobei eine intermetallische Ag-Sn-Verbindung in einer Größe mit einer Korngröße von 1 µm oder mehr in der Lötmittelschicht auf der äußersten Oberfläche der Cu-Drahtleitun dispergiert ist oder in einer Schichtform auf einer Oberfläche der Lötmittelschicht gebildet ist.
Fahrzeugintegriertes Elektronikmodul, das umfasst: eine Leiterplatte, auf der ein elektronisches Bauelement montiert ist; und ein Schutzbauteil, das die Leiterplatte aufnimmt, wobei die Leiterplatte einen Endabschnitt der Platte aufweist, der von dem Schutzbauteil in einen Außenraum vorsteht, wobei der Endabschnitt der Platte auf einer Oberfläche davon einen Verbindungsanschluss aufweist, um in einen externen Aufnahmeverbinder eingeführt zu werden, um elektrische Leitung zu erhalten, wobei der Verbindungsanschluss eine Struktur aufweist, bei der auf einer äußersten Oberfläche einer Cu-Drahtleitung eine erste Metallschicht, die aus einem Metall, das aus einer Gruppe gewählt ist, die Ag, Pd und Pt enthält, hergestellt ist und eine zweite Metallschicht, die aus einem Metall, das aus einer Gruppe gewählt ist, die Ag, Pd, Pt und Au und Sn enthält, hergestellt ist, gebildet sind.
Fahrzeugintegriertes Elektronikmodul nach Anspruch 4, wobei die Struktur des Verbindungsanschlusses eine Mehrschichtstruktur der Cu-Drahtleitung/einer Cu-Sn-Reaktionsschicht/einer Sn-Schicht oder einer Lötmittelschicht auf Sn-Grundlage/der zweiten Metallschicht, die aus einem Metall, das aus einer Gruppe gewählt ist, die Ag, Pd und Pt und Sn enthält, hergestellt ist/der ersten Metallschicht, die aus einer Gruppe gewählt ist, die Ag, Pd und Pt enthält, ist.
Fahrzeugintegriertes Elektronikmodul nach Anspruch 4, wobei eine durchschnittliche Dicke einer Schicht, die ein Metall enthält, das aus einer Gruppe gewählt ist, die Ag, Pd, Pt und Au enthält, die auf der Sn-Schicht oder auf der Lötmittelschicht auf Sn-Grundlage gebildet ist, 1 µm oder mehr beträgt.
Fahrzeugintegriertes Elektronikmodul nach Anspruch 4, wobei eine Härte der ersten Metallschicht an der äußersten Oberfläche des Verbindungsanschlusses kleiner als 100 Hv eingestellt ist und wobei eine Härte der zweiten Metallschicht als der darunterliegenden Schicht auf 100 Hv oder mehr eingestellt ist.
Fahrzeugintegriertes Elektronikmodul, das umfasst: eine Leiterplatte, auf der ein elektronisches Bauelement montiert ist; und ein Schutzbauteil, das die Leiterplatte aufnimmt, wobei die Leiterplatte einen Endabschnitt der Platte aufweist, der von dem Schutzbauteil in einen Außenraum vorsteht, der Endabschnitt der Platte auf einer Oberfläche davon einen Verbindungsanschluss aufweist, um in einen externen Aufnahmeverbinder eingeführt zu werden, um elektrische Leitung zu erhalten, und der Verbindungsanschluss eine Struktur aufweist, bei der auf einer äußersten Oberfläche einer Cu-Drahtleitung eine erste Metallschicht, die aus einem Metall, das aus einer Gruppe gewählt ist, die Ag, Pd und Pt und Sn enthält, hergestellt ist, mit einer Dicke von 1 µm oder mehr gebildet ist.
Fahrzeugintegriertes Elektronikmodul nach Anspruch 8, wobei die Struktur des Verbindungsanschlusses eine Struktur der Cu-Drahtleitung/einer Cu-Sn-Reaktionsschicht/einer Sn-Schicht oder einer Lötmittelschicht auf Sn-Grundlage/der intermetallischen Verbindungsschicht, die aus einem Metall, das aus einer Gruppe gewählt ist, die Ag, Pd, Pt und Sn enthält, hergestellt ist, ist.
Fahrzeugintegrierter Kartenrandverbinder, der eine elektrische Verbindung durch mechanischen Kontakt mit einer Struktur erhält, bei der eine Verdrahtungsplatte in einen externen Verbinder eingepasst wird, wobei ein Kernmaterial eines Verbinder-Verbindungs-Anschlusses aus einer Cu-Legierung hergestellt ist und wobei der Verbinder-Verbindungs-Anschluss eine Mehrschichtstruktur aufweist, bei der eine erste Metallschicht, die aus Ag, Pd und Pt gewählt ist, auf einer äußersten Oberfläche eines Kontaktabschnitts gebildet ist, und eine zweite Metallschicht, die aus einer oder mehreren Typen von Metallen von Au, Ag, Pd und Pt und Sn hergestellt ist, als die darunterliegende Schicht gebildet ist.
Kartenrandverbinder nach Anspruch 10, wobei eine Härte der ersten Metallschicht an dem Kontaktabschnitt des Verbinder-Verbindungs-Anschluss kleiner als 100 Hv eingestellt ist und wobei eine Härte der zweiten Metallschicht als der darunterliegenden Schicht auf 100 Hv oder mehr eingestellt ist.
Fahrzeugintegrierter Kartenrandverbinder, der durch mechanischen Kontakt mit einer Struktur, bei der eine Verdrahtungsplatte in einen externen Verbinder eingepasst ist, elektrische Leitung erhält, wobei ein Kernmaterial eines Verbinder-Verbindungs-Anschlusses aus einer Cu-Legierung hergestellt ist und wobei eine Metallisierung einer äußersten Schicht eines Kontaktabschnitts eine Struktur aufweist, bei der eine erste Metallschicht, die aus Ag, Pd und Pt gewählt ist, und eine zweite Metallschicht, die aus Ni hergestellt ist, mit einer Dicke von 1 µm oder mehr als die darunterliegende Schicht, gebildet sind.
Kartenrandverbinder nach Anspruch 12, wobei eine Härte der ersten Metallschicht des Verbinder-Verbindungs-Anschlusses kleiner als 100 Hv eingestellt ist und eine Härte der zweiten Metallschicht als der darunterliegenden Schicht auf 100 Hv oder mehr eingestellt ist.
Verbinder, der ermöglicht, dass ein Endabschnitt einer Verdrahtungsplatte in einen Aufnahmeverbinder eingeführt wird und durch Kontakt elektrische Leitung erhält, wobei eine Metallisierung eines Verbindungsanschlusses, der dafür konfiguriert ist, zwei Schichten einer ersten Metallschicht, die aus einer Gruppe gewählt ist, die Ag, Pd und Pt enthält, auf einer äußersten Oberfläche, und einer zweiten Metallschicht, die aus einem oder mehreren Typen von Metallen, die aus einer Gruppe gewählt sind, die Au, Ag, Pd und Pt und Sn enthält, hergestellt ist, als die darunterliegende Schicht, aufzuweisen, und eine Metallisierung einer äußersten Oberfläche des anderen Verbindungsanschlusses, der mit einer Schicht konfiguriert ist, die aus einem Lötmittel auf Sn-Grundlage, das Sn als eine Hauptkomponente verwendet und das Ag enthält, hergestellt ist, kombiniert sind.
Verbinder, der ermöglicht, dass ein Endabschnitt einer Verdrahtungsplatte in einen Aufnahmeverbinder eingeführt wird und durch Kontakt elektrische Leitung erhält, wobei eine Metallisierung eines Verbindungsanschlusses, der dafür konfiguriert ist, zwei Schichten einer ersten Metallschicht mit einer Dicke von 1 µm oder mehr, die aus einer Gruppe gewählt ist, die Ag, Pd und Pt enthält, auf einer äußersten Oberfläche, und einer zweiten Metallschicht, die aus Ni oder aus einer Ni-Legierung hergestellt ist, mit einer Härte von 100 Hv oder mehr und mit einer Dicke von 1 µm oder mehr als der darunterliegenden Schicht, aufzuweisen, und eine Metallisierung einer äußersten Oberfläche des anderen Verbindungsanschlusses, der mit einer Schicht konfiguriert ist, die aus einem Lötmittel auf Sn-Grundlage, das Sn als eine Hauptkomponente verwendet und Ag enthält, hergestellt ist, kombiniert sind.