JP2002520828A - 一体構造のヒートシンクを有する成形ハウジング - Google Patents
一体構造のヒートシンクを有する成形ハウジングInfo
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Abstract
Description
、これらのハウジングのヒートシンク構造に関する。
多い)に取り付けられた回路部材を用いて構築される。これらの制御モジュール
の一部は、成形プリント回路板を用いて構築される。成形プリント回路板は、一
般にツーカラー・(two-color)プラスチックと称されるものを用いて作製でき
る。この種の構造では、ツー・プラスチックは、適切な形状に順次成形されて、
回路部材を保持する。ツー・プラスチック材料の1つは、金属でメッキでき、金
属は、いったん半田付けされると、回路部材を物理的に捕捉するように働いて、
これを電気的に接続する。
ングを構築するのに使用できることである。実際、基板およびハウジングは、2
つの別個の部材ではなく、1つの物理的部材として作製できる。この種の構造は
、成形回路基板(Molded Interconnect Device(MID))と称されることが多
い。
。このようなエネルギーを伝達する一方で、これらの回路部材の一部、一般には
パワー・トランジスタにより、これら回路部材の非効率性の副産物として熱が発
生する。熱は、制御モジュールのすべての回路部材の寿命を大幅に短縮する可能
性があり、そのため、これらの回路部材から熱を移して逃す機構が必要である。
プラスチックは、熱の効率的な伝導体ではない。
熱部材)と緊密に熱的に結合されるヒートシンク構造を含む。これらのヒートシ
ンクは、非発熱回路部材から発生した熱を分離するように、また、発熱部材から
効率的に熱を除去するように物理的に配置される。一般に、ヒートシンクは、金
属材料によって構築される。
つには、独立した部材は、制御モジュールに組み立てる必要がある。制御モジュ
ールの製造中、制御モジュールの寿命の間、発熱回路部材と、金属ヒートシンク
との効率的な熱的結合を管理し、保証するのは、どう贔屓目に見ても難しい。さ
らに、金属ヒートシンクは、制御モジュールに望ましくない質量を付加し、これ
は、自動車用途など、望ましくない振動および衝撃環境において、発熱回路部材
と金属ヒートシンクとの間の結合の物理的障害のために、制御モジュールの有効
寿命を大幅に短縮する可能性がある。
、発熱回路部材と、制御モジュールの外部表面との間に取り付けられる。このよ
うな配置は、自動車環境に見えとめられる因子など、外部汚染因子を防ぐために
封止するのが難しい。
、独立したヒートシンク、または電気分離装置が、このような電気的分離を実施
するのに用いられる。電気的分離装置は、構造の熱的非効率性を付加する。
ュールをパッケージングするための環境的に強固で高信頼性のヒートシンク解決
策が必要とされる。
と、メッキ不能のプラスチック壁部分と境を接する形で配置されるメッキ可能プ
ラスチック壁部分とを有して構築される。メッキ可能プラスチック壁部部分は、
外部表面から始まって、壁を貫通して内部表面へと伸びるように配置されるバイ
アを有する。発熱部材は、第2内部表面と結合されて配置される。バイア、すな
わち、メッキ可能プラスチック壁部分の内部表面、および外部表面のメッキ可能
プラスチック壁部分は、金属でメッキされて、発熱部材から発生された熱が、内
部表面のメッキ可能プラスチック壁部分から、メッキ可能プラスチック壁部分の
外部表面へと伝わって逃れる。本発明は、図面を参照して、さらに理解できる。
ングの断面図である。本質的に、この実施例は、メッキ可能プラスチックと、メ
ッキ不能プラスチックとをハウジング構成内に混在させることによって、制御モ
ジュールのパッケージングのための熱効率が良く、しかも高信頼性のヒートシン
ク解決策を提供する。
まって、第1外部表面103と対向する方向で、第1内部表面105へと伸びる
。第1外部表面103および第1内部表面105はともに、メッキ不能である。
このメッキ不能材料は、多くの異なるプラスチックから作ることができる。一般
に、熱硬化性材料が使用されるが、熱可塑性型材料など他の材料も使用できる。
て109、配置される。実際には、第1プラスチック壁部分101は、最初に、
モールド内に注入され、その後直ぐに、第2プラスチック壁部分107が連続し
て注入されるか、またはその逆になる。第2プラスチック壁部分107は、第1
プラスチック壁部分101の第1外部表面103に隣接して配置される第2外部
表面111から始まり、第1プラスチック壁部分101の第1内部表面105に
隣接して配置される第2内部表面113へと伸びる。第2プラスチック壁部分1
07の第2外部表面111と第2内部表面113はともに、メッキ可能である。
第2プラスチック壁部分107は一般に、熱硬化性材料を用いて作られるが、熱
可塑性材料も使用できる。
ック壁部分107を貫通するバイア115を作製する機構を含む。このバイア1
15は、第2外部表面111と第2内部表面113との間に伸びる。注入後工程
において、バイア115,第2外部表面111および第2内部表面113がメッ
キされる。一般に、この熱伝導性材料117は銅であるが、他の任意の熱伝導性
および/または導電性材料としてもよい。
るように、バイア115は、発熱部材119からより効果的に熱を伝導して逃す
アレイとして配置できる。一般的な用途では、発熱部材119は、パワー・トラ
ンジスタであり、パワー・トランジスタは、第2内部表面113の熱伝導性材料
117に、半田接続121により結合される。
される。
ングの断面図である。
01’’を有する第1プラスチック壁部分101を用いて構築され、第1セクシ
ョン101’’は、第1外部表面103から始まって、第1実施例と同様に、第
1外部表面103に対向する方向で、第1内部表面105へと伸びる。第1プラ
スチック壁部分101はまた、第2セクション101’を有し、これは、第1外
部表面103から始まり、第1外部表面103と対向する方向で、かつ第1内部
表面105から離れて第3内部表面105’へと伸びる。ここで、第1外部表面
103,第1内部表面105および第3内部表面105’はすべてメッキ不能で
ある。
ション101’と境を接して109配置される第1セクション107’を有する
。第2プラスチック壁部分107の第1セクション107’は、第1プラスチッ
ク壁部分101の第1セクション101’の第1外部表面103に隣接して配置
される第2外部表面111から始まって、第1プラスチック壁部分101の第1
セクション101’の第1内部表面105に隣接して配置される第2内部表面1
13’へと伸びる。第2プラスチック壁部分107は、第2プラスチック壁部分
107の第1セクション107’と境を接して配置されるペデスタル(pedestal
)セクション107’’を有する。ペデスタル・セクション107’’は、第2
外部表面111から始まって、第2外部表面111と対向し、かつ第2内部表面
113から離れて配置されるペデスタル表面113’’へと伸びる。ペデスタル
表面113’’はメッキ可能である。
クション107’’を貫通して、第2外部表面111とペデスタル表面113’
’の間に伸びるように配置され、バイア115は、その上に載置されて、第2外
部表面111とペデスタル表面113との間に伸びる熱伝導性材料117を有す
る。また、第2外部表面111とペデスタル表面113’’はともに、その上部
に載置される熱伝導性材料117を有して、第2外部表面111とペデスタル表
面113との間に、連続した低抵抗性の熱的経路が存在するようにする。
を用いて、ペデスタル表面113’’に結合して配置される。
第1プラスチック壁部分101の第1セクション101’’と境を接して217
配置される第1セクション215を有する。第3プラスチック壁部分213の第
1セクション215は、第1プラスチック壁部分101の第1セクション101
’の第1外部表面103に隣接して配置される第2外部表面111から始まり、
第1プラスチック壁部分101の第1セクション101’の第1内部表面105
に隣接して配置される第3内部表面219へと伸びる。第3プラスチック壁部分
213は、第3プラスチック壁部分213の第1セクション215と境を接して
配置されるもう1つのペデスタル・セクション221を有する。もう1つのペデ
スタル・セクション221は、第2外部表面111から始まり、第2外部表面1
11と対向し、かつ第3内部表面219から離れて配置されるもう1つのペデス
タル表面223へと伸びる。もう1つのペデスタル表面233もメッキ可能であ
る。
213のもう1つのペデスタル・セクション221を貫通して、第2外部表面1
11ともう1つのペデスタル表面223との間に伸びるように配置される。もう
1つのバイア224は、その上部に載置されて、第2外部表面111ともう1つ
のペデスタル表面223へと伸びてこれらを結合するもう1つの熱伝導性材料2
22を有する。
されて配置される。ここで、もう1つの発熱部材225は、もう1つのパワー・
トランジスタであり、これは、もう1つのペデスタル表面233のもう1つの熱
伝導性材料222に、もう1つの半田接続121’によって結合される。
,225を電気的に分離する働きをする。
して、それぞれのペデスタル表面113’’,223に結合される。基板201
は、第2内部表面113の熱伝導性材料117に、第1半田接続121によって
結合され、発熱部材119は、第2半田接続203によって、基板201に結合
される。金属化バイア205は、第1半田接続121および第2半田接続203
を熱的に接続する。この構成において、基板201は、第3半田接続121’に
よって、もう1つのペデスタル表面223のもう1つの熱伝導性材料222に結
合され、もう1つのパワー・トランジスタ225は、第4半田接続227によっ
て、基板201に結合される。基板201は、それを貫通して配置され、第3半
田接続121’と第4半田接続227とを熱的に接続するもう1つの金属化バイ
ア229を有する。
分207と電気的に接続するために209、第1プラスチック壁部分101を貫
通して伸びるように配置される電気接続部分207を含み、もう1つの発熱部材
225は、電気接続部分207と電気的に接続される231。
1に接触して配置されて、電気分離障壁を形成できる。電気絶縁材料276は、
接着性材料であることが望ましい。また、金属板278が、電気絶縁材料276
に接触して配置できる。これは、より迅速な熱拡散を実施し、かつ熱的質量を付
加して、熱過渡を吸収して、これにより、発熱部材119の温度上昇を最小限に
押さえるために行われる。電気絶縁材料276は、部材119,225に関連す
る回路の異なる電位を分離するために使用される。
1がすべて同一の電位であれば、第2外部表面111に接触して配置できる。よ
り迅速な熱拡散および熱的質量を追加して熱過渡を吸収する目的においては、発
熱部材119の温度上昇を最小限に抑える。
イアから成るアレイによって構成されても良いことに注意されたい。
わち、制御モジュールのパッケージングにとって環境に対し強固で、かつ高信頼
性のヒートシンク解決策を提供する。
ウジングの断面図である。
ウジングの断面図である。
Claims (29)
- 【請求項1】 プラスチック・ハウジング・アセンブリであって: 第1外部表面から始まり、前記第1外部表面に対向する方向で第1内部表面へ
と伸びる第1プラスチック壁部分であって、前記第1外部表面と前記第1内部表
面はメッキ不能である第1プラスチック壁部分; 前記第1プラスチック壁部分と境を接して配置される第2プラスチック壁部分
であって、前記第1プラスチック壁部分の前記第1外部表面に隣接して配置され
る第2外部表面から始まり、前記第1プラスチック壁部分の前記第1内部表面に
隣接して配置される第2内部表面へと伸び、前記第2外部表面と前記第2内部表
面はともにメッキ可能である第2プラスチック壁部分; 前記第2プラスチック壁部分を貫通して配置され、前記第2外部表面と前記第
2内部表面の間に伸びるバイアであって、その上部に載置されて、前記第2外部
表面と前記第2内部表面へと伸びてこれらを結合する熱伝導性材料を有するバイ
ア;および 前記第2内部表面に結合されて配置される発熱部材; によって構成されることを特徴とするプラスチック・ハウジング・アセンブリ
。 - 【請求項2】 前記発熱部材は、パワー・トランジスタによって構成される
ことを特徴とする請求項1記載のプラスチック・ハウジング・アセンブリ。 - 【請求項3】 前記発熱部材は、前記第2内部表面の前記熱伝導性材料に、
第1半田接続により結合されることを特徴とする請求項1記載のプラスチック・
ハウジング・アセンブリ。 - 【請求項4】 前記第2内部表面の前記熱伝導性材料に、第1半田接続によ
り結合される基板によってさらに構成される請求項1記載のプラスチック・ハウ
ジング・アセンブリであって、前記発熱部材は、第2半田接続によって、前記基
板に結合されることを特徴とするプラスチック・ハウジング・アセンブリ。 - 【請求項5】 前記基板は、それを貫通して配置され、前記第1半田接続と
前記第2半田接続とを熱的に接続する金属化バイアを有することを特徴とする請
求項4記載のプラスチック・ハウジング・アセンブリ。 - 【請求項6】 前記第1プラスチック壁部分を貫通して伸びるように配置さ
れる電気接続部分によってさらに構成される請求項1記載のプラスチック・ハウ
ジング・アセンブリであって: 前記発熱部材は、前記電気接続部分と電気的に接続されることを特徴とするプ
ラスチック・ハウジング・アセンブリ。 - 【請求項7】 前記熱伝導性材料は、金属から成ることを特徴とする請求項
1記載のプラスチック・ハウジング・アセンブリ。 - 【請求項8】 前記第2外部表面に接触して配置される電気絶縁材料によっ
てさらに構成されることを特徴とする請求項7記載のプラスチック・ハウジング
・アセンブリ。 - 【請求項9】 前記電気絶縁材料は接着性材料であることを特徴とする請求
項8記載のプラスチック・ハウジング・アセンブリ。 - 【請求項10】 前記第2外部表面と接触する金属板によってさらに構成さ
れることを特徴とする請求項8記載のプラスチック・ハウジング・アセンブリ。 - 【請求項11】 前記電気絶縁材料に接触して配置される金属板によってさ
らに構成されることを特徴とする請求項8記載のプラスチック・ハウジング・ア
センブリ。 - 【請求項12】 前記バイアは、個別のバイアから成るアレイによって構成
されることを特徴とする請求項1記載のプラスチック・ハウジング・アセンブリ
。 - 【請求項13】 プラスチック・ハウジング・アセンブリであって: 第1外部表面から始まり、前記第1外部表面と対向する方向で第1内部表面へ
と伸びる第1セクションを有する第1プラスチック壁部分であって、前記第1外
部表面から始まり、前記第1外部表面に対向する方向で、かつ前記第1内部表面
から離れて第3内部表面へと伸びる第2セクションを有し、前記第1外部表面,
前記第1内部表面および前記第3内部表面はメッキ不能である第1プラスチック
壁部分; 前記第1プラスチック壁部分の前記第1セクションと境を接して配置される第
1セクションを有する第2プラスチック壁部分であって、前記第2プラスチック
壁部分の前記第1セクションは、前記第1プラスチック壁部分の前記第1セクシ
ョンの前記第1外部表面に隣接して配置される第2外部表面から始まり、前記第
1プラスチック壁部分の前記第1セクションの前記第1内部表面に隣接して配置
される第2内部表面へと伸び、前記第2プラスチック壁部分は、前記第2プラス
チック壁部分の前記第1セクションと境を接して配置されるペデスタル・セクシ
ョンを有し、前記ペデスタル・セクションは、前記第2外部表面から始まり、前
記第2外部表面に対向し、かつ前記第2内部表面から離れて配置されるペデスタ
ル表面へと伸び、前記ペデスタル表面はメッキ可能である第2プラスチック壁部
分; 前記第2プラスチック壁部分の前記ペデスタル・セクションを貫通して配置さ
れ、前記第2外部表面と前記ペデスタル表面との間に伸びるバイアであって、そ
の上部に載置され、前記第2外部表面と前記ペデスタル表面へと伸びて、これら
を結合する熱伝導性材料を有するバイア;および 前記ペデスタル表面に結合されて配置される発熱部材; によって構成されることを特徴とするプラスチック・ハウジング・アセンブリ
。 - 【請求項14】 前記発熱部材は、パワー・トランジスタから成ることを特徴
とする請求項13記載のプラスチック・ハウジング・アセンブリ。 - 【請求項15】 前記発熱部材は、ペデスタル表面の前記熱伝導性材料に、半
田接続により結合されることを特徴とする請求項13記載のプラスチック・ハウ
ジング・アセンブリ。 - 【請求項16】 前記ペデスタル表面の前記熱伝導性材料に、第1半田接続に
よって結合される基板によってさらに構成される請求項15記載のプラスチック
・ハウジング・アセンブリであって、前記発熱部材は、第2半田接続によって前
記基板に結合されることを特徴とするプラスチック・ハウジング・アセンブリ。 - 【請求項17】 前記基板は、それを貫通して配置され、前記第1半田接続と
前記第2半田接続とを熱的に接続する金属化バイアを有することを特徴とする請
求項16記載のプラスチック・ハウジング・アセンブリ。 - 【請求項18】 前記第1プラスチック壁部分を貫通して伸びるように配置さ
れる電気接続部分によってさらに構成されることを特徴とする請求項17記載の
プラスチック・ハウジング・アセンブリであって: 前記発熱部材は、前記電気接続部分と電気的に接続されることを特徴とするプ
ラスチック・ハウジング・アセンブリ。 - 【請求項19】 前記熱伝導性材料は、金属から成ることを特徴とする請求項
18記載のプラスチック・ハウジング・アセンブリ。 - 【請求項20】 請求項19記載のプラスチック・ハウジング・アセンブリで
あって: 前記第1プラスチック壁部分の前記第1セクションと境を接して配置される第
1セクションを有する第3プラスチック壁部分であって、前記第3プラスチック
壁部分の前記第1セクションは、前記第1プラスチック壁部分の前記第1セクシ
ョンの前記第1外部表面に隣接して配置される第2外部表面から始まり、前記第
1プラスチック壁部分の前記第1セクションの前記第1内部表面に隣接して配置
される第3内部表面へと伸び、前記第3プラスチック壁部分は、前記第3プラス
チック壁部分の前記第1セクションと境を接して配置されるもう1つのペデスタ
ル・セクションを有し、前記もう1つのペデスタル・セクションは、前記第2外
部表面から始まり、前記第2外部表面に対向し、かつ前記第3内部表面から離れ
て配置されるもう1つのペデスタル表面へと伸び、前記もう1つのペデスタル表
面はメッキ可能である第3プラスチック壁部分; 前記第3プラスチック壁部分の前記もう1つのペデスタル・セクションを貫通
して配置され、前記第2外部表面と前記もう1つのペデスタル表面との間に伸び
るもう1つのバイアであって、その上部に載置され、前記第2外部表面および前
記もう1つのペデスタル表面へと伸びて、これらを結合するもう1つの熱伝導性
材料を有するもう1つのバイア;および 前記もう1つのペデスタル表面に結合されて配置されるもう1つの発熱部材; によってさらに構成されることを特徴とするプラスチック・ハウジング・アセ
ンブリ。 - 【請求項21】 前記もう1つの発熱部材は、もう1つのパワー・トランジス
タによって構成されることを特徴とする請求項20記載のプラスチック・ハウジ
ング・アセンブリ。 - 【請求項22】 前記もう1つのパワー・トランジスタは、前記もう1つのペ
デスタル表面の前記もう1つの熱伝導性材料に、もう1つの半田接続によって結
合されることを特徴とする請求項21記載のプラスチック・ハウジング・アセン
ブリ。 - 【請求項23】 前記基板は、前記もう1つのペデスタル表面の前記もう1つ
の熱伝導性材料に、第3半田接続によって結合され、前記もう1つのパワー・ト
ランジスタは、第4半田接続によって前記基板に結合されることを特徴とする請
求項22記載のプラスチック・ハウジング・アセンブリ。 - 【請求項24】 前記基板は、それを貫通して配置され、前記第3半田接続と
前記第4半田接続とを熱的に接続するもう1つの金属化バイアを有することを特
徴とする請求項23記載のプラスチック・ハウジング・アセンブリ。 - 【請求項25】 前記もう1つの発熱部材は、前記電気接続部分と電気的に接
続されることを特徴とする請求項24記載のプラスチック・ハウジング・アセン
ブリ。 - 【請求項26】 前記もう1つの熱伝導性材料は、金属から成ることを特徴と
する請求項25記載のプラスチック・ハウジング・アセンブリ。 - 【請求項27】 前記第2外部表面に接触して配置される電気絶縁材料によっ
てさらに構成されることを特徴とする請求項26記載のプラスチック・ハウジン
グ・アセンブリ。 - 【請求項28】 前記電気絶縁材料は、接着性材料であることを特徴とする請
求項27記載のプラスチック・ハウジング・アセンブリ。 - 【請求項29】 前記電気絶縁材料に接触して配置される金属板によってさら
に構成されることを特徴とする請求項28記載のプラスチック・ハウジング・ア
センブリ。
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