JP2006303327A - 電子回路装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 樹脂成型後のケースの見映えを良好なものとしつつ、回路基板の変形および電子部品の損傷を防止できる電子回路装置、およびその製造方法を提供する。
【解決手段】 ケーシング４を、ターミナル５の一部を露出させ且つ回路部品３の全体およびプリント基板２の回路部品３の実装面２１とターミナル５の残部とを樹脂材料により封止して形成し、プリント基板２の実装面２１の反対面である裏面２２がケーシング４の外形面の一部を構成する特徴としている。
このような構成によれば、ケーシング４内にプリント基板２をインサート成形する工程において、プリント基板２は、金型１００のキャビティ１０４内において、裏面２２をキャビティ１０４の内面に密着させて保持される。したがって、樹脂注入時の圧力、樹脂硬化時の圧力等によってプリント基板２が変形すること確実に防止することができる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、電子回路装置およびその製造方法に関するものであり、たとえば自動車等に用いられる電子キーシステムの送受信機およびその製造方法に用いて好適である。

従来の電子回路装置、たとえば自動車等に用いられる電子キーシステムの送受信機として、平板状のケース内に電子部品が実装された回路基板、電池等を収容したものがある（たとえば、特許文献１参照）。

上述の送受信機の場合、一般にケースは樹脂材料から形成され、ケースの成型時に回路基板を平板状のケースに沿ってインサート成型することにより、回路基板をケース内に封止している。
特開２００４−５２４７１号公報

上述した従来の電子回路装置では、回路基板は、その表裏両面全体が樹脂材料により覆われている。すなわち、ケースの成型時において、ケースの成形型に設けた支持ピンにより回路基板を成形型のキャビティ内に中空保持している。

そのために、成形型に支持ピンが必要となり、型構造が複雑になるという問題がある。

また、成型後に支持ピン跡がケースに孔として残るため見映えが悪いという問題がある。

また、成形型内で樹脂が硬化する際に、樹脂の硬化温度差により回路基板に局所的に圧力が作用し、回路基板が変形する、あるいは実装された電子部品が損傷するという不具合が生じる可能性がある。

本発明は上記のような問題点に鑑みなされたもので、その目的は、回路基板を樹脂材料で封止してケースを成型する構成において、成型後のケースの見映えを良好なものとしつつ、回路基板が変形するとか電子部品が損傷するという不具合を防止できる電子回路装置、およびその製造方法を提供することである。

本発明は、上記目的を達成する為に以下の技術的手段を採用する。

本発明の請求項１に記載の電子回路装置は、回路部品が実装された回路基板と、回路基板に実装され回路基板と電気的に接続するターミナルと、樹脂材料からなるケーシングとを備え、ケーシングは前ターミナルの一部を露出させ且つ前回路部品の全体および回路基板における回路部品の実装面とターミナルの残部とを樹脂材料により封止して形成され、回路基板における実装面の反対面がケーシングの外形面の一部を構成することを特徴としている。

このような構成によれば、ケーシングを樹脂材料により形成する際に、成形型のキャビティ内において、回路基板は、実装面の反対面を型に密着させて保持される。

このため、樹脂注入時の圧力、樹脂硬化時の圧力等が回路基板に作用したときに、回路基板の変形が抑制される。

また、成形型のキャビティ内において、回路基板は型に密着させて保持されるので、従来の電子回路装置のケース成形型が備えている支持ピンが不要になり、したがって、ケースの孔も無くなるので、良好な見映えのケーシングを備える電子回路装置を提供することができる。

以上から、成型後のケーシングの見映えを良好なものとしつつ、回路基板が変形するとか電子部品が損傷するという不具合を防止可能な電子回路装置を実現することができる。

この場合、本発明の請求項２に記載の電子回路装置のように、ケーシング形状を略カード状とすれば、本発明の構成のメリットがより効果的に発揮される。

本発明の請求項３に記載の電子回路装置は、ケーシングは電池を収納する収納部を備え、ターミナルは電池と電気的に接続されることを特徴としている。

このような構成により、ケーシング内に電源である電池を収納して、電子回路装置を単体で作動可能とすることができる。

本発明の請求項４に記載の電子回路装置は、ケーシングの一表面と回路基板における実装面の反対面とは互いに滑らかに連続して同一面を形成していることを特徴としている。

このような構成により、樹脂注入時に回路基板の変形を抑制しつつ、意匠性の高い電子回路装置を提供することができる。

本発明の請求項５に記載の電子回路装置の製造方法は、回路基板をケーシングの成形型のキャビティ内に回路基板の回路部品が実装された面の反対面を成形型の壁面に密着させて保持する保持工程と、保持工程の後にキャビティ内に樹脂材料を充填する充填工程と、キャビティ内の樹脂材料を固化する固化工程とを備えることを特徴としている。

このような構成によれば、ケーシングを樹脂成型により形成する際に、樹脂充填時に作用する樹脂圧力、樹脂固化時に作用する樹脂圧力は、いずれも回路基板の片面、つまり回路部品が実装されている面にのみ作用し、それにより回路基板は型に押し付けられる。

これにより、回路基板が変形することおよび回路部品が損傷することを確実に防止することができる。

また、成形型のキャビティ内において、回路基板は型に密着させて保持されるので、従来の電子回路装置のケース成形型が備えている支持ピンが不要になる。したがって、型のコストを低減することができる。さらに、従来の電子回路装置のケースに形成された孔をなくすことができるので、成型後のケーシングの見映えを良好なものにできる。

この場合、本発明の請求項６に記載の電子回路装置の製造方法のように、充填工程は、ケーシングがターミナルの一部と回路基板における回路部品の実装面の反対面とを露出した状態で、ターミナル、回路部品、回路基板を樹脂材料にて封止することを特徴とする構成とすれば、成型後のケーシングに電池を容易に収納することが可能となる。また、見映えの良い意匠性の高いケーシングを製造することが可能となる。

以下、本発明の実施形態による電子回路装置を、自動車等に用いられる電子キーシステムの送受信機である電子キー送受信機に適用した場合を例として、図に基づいて説明する。なお、各図において、同一構成部分には同一符号を付してある。

図１は、本発明の一実施形態による電子キー送受信機１の平面図である。

図２は、図１に示す電子キー送受信機１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。

電子キー送受信機１は、図１および図２に示すように、回路部品３が実装された回路基板２と、回路基板２にはんだ付けされた電池用ターミナル５、回路部品３および回路基板２全体とターミナル５の一部とを樹脂材料により封止して形成されるケーシング４等により構成される。なお、図１および図２において、ケーシング４に電池収納室４９が示されているが、電池および電池カバーは省略している。

先ず、本発明の一実施形態による電子キー送受信機１の構成について説明する。

プリント基板２は、たとえばガラスエポキシ樹脂等からなる基板に電気導体、たとえば銅箔により配線パタン（図示せず）を形成して成るものである。基板としては、ガラスエポキシ樹脂に限定されるものではなく、他の種類の樹脂基板や、セラミックス基板等を用いてもよい。

プリント基板２には、回路部品３が実装されている。回路部品３としては、たとえば、抵抗、コンデンサ、ダイオード、トランジスタ、ＩＣ、アンテナ等がある。回路部品３は、プリント基板２の片側の面である実装面２１にのみ実装されている。一方、プリント基板２における実装面２１の反対面である裏面２２には、何も実装されておらず平滑な面となっている。

プリント基板２には、プリント基板２を電池（図示せず）に接続するためのターミナル５がはんだ付けされている。ターミナル５は、電池（図示せず）の＋極および−極に接触するため、図１に示すように、２個設けられている。

ケーシング４は、プリント基板２に実装された回路部品３の全体と、プリント基板２の実装面２１と、ターミナル５の一部とを、図２に示すように、樹脂材料により封止して形成されている。すなわち、ケーシング４を樹脂成形する際に、型のキャビティ内において、プリント基板２の裏面２２を型の壁面に密着させて保持して、樹脂材料を注入している。これにより、プリント基板２の裏面２２はケーシング４の表面に露出している。詳しくは、ケーシング４の樹脂部表面とプリント基板２の裏面２２とは互いに滑らかに連続して同一面を形成している。言い換えると、プリント基板２の裏面２２が、ケーシング４の外表面の一部を構成している。

ケーシング４の形状、すなわち図１に示す形状は、略カード状、たとえば通常のクレジットカードとして用いられているＩＤ−１型カードとほぼ同等の寸法（８６ｍｍ×５４ｍｍ）に設定されている。

ケーシング４を形成する樹脂材料として、本発明の一実施形態による電子キー送受信機１においては、熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂を用いている。熱硬化性樹脂により型成形する場合、型の温度を樹脂の硬化反応に適した温度とする必要がある。成形時の型温度によりケーシング４にインサート成型されるプリント基板２が損傷を受けること、つまり実装された回路部品３等が剥がれたりすることがないように、エポキシ樹脂としてはその硬化反応に必要な温度が、プリント基板２に回路部品３およびターミナル５を実装するために用いられるはんだの融点よりも十分低いものが用いられている。本発明の一実施形態による電子キー送受信機１の場合、はんだとしては融点が２４０℃のものが、樹脂材料としては、硬化反応温度が１７０℃のエポキシ樹脂がそれぞれ用いられている。

ところで、電子キー送受信機１は、常時運転者がポケット等に入れて携行する、また自動車内のダッシュボード上に放置される可能性もあり、機械的強度および耐熱性に優れる材質により形成されることが望ましい。

本発明の一実施形態による電子キー送受信機１は、ケーシング４の材質として、耐熱性および機械強度に優れる性質を備える熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂を用いているので、電子キー送受信機１の信頼性を高めることができる。

なお、本発明の一実施形態によるエンジンＥＣＵ１では、ケーシング４の材質として、エポキシ樹脂を用いているが、これに限定されるものではなく、他の種類の熱硬化性樹脂を用いてもよい。その場合も、「はんだの融点＞樹脂材料の硬化反応温度」なる関係を成立させる必要がある。

次に、本発明の一実施形態による電子キー送受信機１の製造方法、主にケーシング４の製造方法について説明する。

図３には、本発明の一実施形態による電子キー送受信機１のケーシング４の製造に用いる金型１００の概略構造を示す。図３は、金型１００の型締め完了時の状態、すなわち、樹脂充填直前の状態を示している。

金型１００は、大きくは、図３に示すように、上型１０１、下型１０２およびスライドコア１０３を備えている。金型１００の型締め時において、スライドコア１０３は、金型１００が備える図示しない傾斜ピン等の作用により、下型１０２の表面１０２ａ上を図３中の左側から右側に進行して、図３に示す位置で停止する。スライドコア１０３は、上型１０１、下型１０２と共に、キャビティ（製品部、すなわちケーシング４の実体となる部分）１０４を形成する。

上型１０１には、ゲート１０６からキャビティ１０４内へ充填される樹脂の供給通路としてのスプルー１０５が形成されており、下型１０２には、成形完了後の樹脂成形品であるケーシング４を下型１０２から離型するためのノックアウトピン１０７が形成されている。ノックアウトピン１０７は、図３に示すように、金型１００の型締め完了時においてプリント基板２の裏面２２に当接する位置に設けられており、プリント基板２を打ち出すことによりケーシング４を下型１０２から離型するようになっている。下型１０２には、キャビティ１０４内にセットされたプリント基板２を負圧により吸引して保持するための吸引孔１０８が形成されている。吸引孔１０８は、図示しない配管を介して外部の真空ポンプ（図示せず）に接続されており、必要に応じて吸引孔１０８内の圧力が負圧に制御される。

次に、上記構成の金型１００を用いたケーシング４の製造方法について説明する。

なお、この時点において、プリント基板２への回路部品３およびターミナル２の実装が完了している。

先ず、金型１００が型締め前の状態において、すなわち、上型１０１と下型１０２が図３中の上下方向において離れ、且つスライドコア１０４が図３中の左側に移動して下型１０２に接している状態において、ケーシング４にインサート成形されるインサート部品としてのプリント基板２を、キャビティ１０４内に配設する。具体的には、プリント基板２の裏面２２を下型１０２の表面１０２ａに密着させつつプリント基板２のターミナル５をスライドコア１０３の保持孔１０３ａに嵌合させる。このとき、ターミナル５の先端を保持孔１０３ａの底部に当接させる。これにより、キャビティ１０４内におけるプリント基板２の位置、つまり図３中の左右方向における位置が決まる。

次に、金型１００の型締めを行う。つまり、下型１０２およびスライドコア１０３を図３中の上方へ移動させて上型１０１に密着させる。このときスライドコア１０３は、図３中の左側から右側に進行して、図３に示す位置で停止する。続いて、吸引孔１０８内を負圧にすると、吸引孔１０８内の負圧により、プリント基板２には図３の下方へ向かう力が作用し、それにより、プリント基板２は下型１０２の表面１０２ａに完全に密着する。

以上により、キャビティ１０４内にプリント基板２を保持する保持工程が完了する。

図３に示すように、プリント基板２を金型１００のキャビティ１０４内に保持したら、次に、上型１０１のスプルー１０５の上方側端部に図示しない射出ユニットのノズル部を当接させ、溶融した液状の樹脂（本発明の一実施形態においてはエポキシ樹脂）を射出して、ゲート１０６からキャビティ１０４内に溶融状態の樹脂を充填していく。キャビティ１０４内に完全に樹脂が行きわたり、さらにスプルー１０５が樹脂で満たされると、樹脂の射出が停止されて、充填工程が終了する。

キャビティ１０４内に充填された樹脂は、金型１００により吸熱されキャビティ１０４内面に接した部位から徐々に冷却され固化していく。樹脂が冷却固化してケーシング４が形成される。以上で、固化工程が終了する。

次に、下型１０２およびスライドコア１０３を図３中の下方へ移動させて上型１０１から分離させる。このとき、スライドコア１０３は同時に図３中の左側へ移動し、スライドコア１０３の保持孔１０３ａからプリント基板２のターミナル５が分離する。

続いて、下型１０２の吸引孔１１０８内への負圧印加を停止して大気圧とし、ノックアウトピン１０７を図３中の上方に移動させて、ケーシング４を下型１０２から離型させる。

以上で、本発明の一実施形態による電子キー送受信機１のケーシング４の製造が完了する。

以上説明した、本発明の一実施形態による電子キー送受信機１においては、ケーシング４を、ターミナル５の一部を露出させ且つ回路部品３の全体およびプリント基板２の回路部品３の実装面２１とターミナル５の残部とを樹脂材料により封止して形成し、プリント基板２の実装面２１の反対面である裏面２２がケーシング４の外形面の一部を構成することを特徴としている。

このような構成によれば、ケーシング４内にプリント基板２をインサート成形する工程において、プリント基板２は、金型１００のキャビティ１０４内において、裏面２２をキャビティ１０４の内面に密着させて保持される。したがって、樹脂注入時の圧力、樹脂硬化時の圧力等によってプリント基板２が変形すること確実に防止することができる。

また、プリント基板２が、金型１００のキャビティ１０４内において、裏面２２をキャビティ１０４の内面に密着させて保持されるので、従来の電子回路装置のケース成形型が備えている支持ピンが不要になり、したがって、ケースの孔も無くなるので、良好な見映えのケーシング４を備える電子キー送受信機１を提供することができる。

以上から、ケーシング４の見映えを良好なものとしつつ、インサート成形時におけるプリント基板２の変形および回路部品３の損傷を防止可能な電子キー送受信機１を実現することができる。

ところで、金型１００のノックアウトピン１０７をケーシング４の樹脂部分に配置すると、下型１０２とノックアウトピン１０７との境界線がケーシング４の樹脂表面に転写されて残る、あるいはノックアウトピン１０７により打ち出された際に樹脂表面にピン跡が残る等により、ケーシング４の見映えや意匠性が低下する可能性がある。

これに対して、本発明の一実施形態による電子キー送受信機１においては、金型１００のノックアウトピン１０７をプリント基板２の裏面２２に当接させているので、プリント基板２の裏面２２には、上述の境界線が転写されず、ノックアウトピン１０７のピン跡が残らないので、ケーシング４の見映えを良好なものとすることができる。

なお、以上説明した、本発明の一実施形態による電子キー送受信機１においては、ケーシング４の製造工程において、下型１０２に設けた吸引孔１０８に負圧を導入し、それによりプリント基板２を金型１００のキャビティ１０４内に保持しているが、このような構成に限定されるものではなく、吸引孔１０８を廃止してもよい。その場合は、ターミナル５とスライドコア１０３との嵌合のみによりプリント基板２がキャビティ１０４内に保される。

また、以上説明した、本発明の一実施形態においては、電子回路装置を自動車用の電子キー送受信機１に適用した場合を例に説明したが、その用途は電子キー送受信機１に限定されるものではなく、自動車に搭載される他の種類の電子回路装置に適用してもよい。さらには、自動車用の各種電子回路装置に限らず、民生用各種装置に用いられる電子回路装置に適用してもよい。

本発明の一実施形態による電子キー送受信機１の正面図である。 図１に示す電子キー送受信機１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。 本発明の一実施形態による電子キー送受信機１のケーシング４の製造に用いる金型１００の概略構造を示す断面図である。

符号の説明

１ 電子キー送受信機（電子回路装置）
２ プリント基板（回路基板）
２１ 実装面
２２ 裏面
３１ 回路部品
４ ケーシング
５ ターミナル
１００ 金型
１０１ 上型
１０２ 下型
１０２ａ 下型の表面
１０３ スライドコア
１０３ａ 保持孔
１０４ キャビティ
１０５ スプルー
１０６ ゲート
１０７ ノックアウトピン
１０８ 吸引孔

Claims (6)

1. 回路部品が実装された回路基板と、
   前記回路基板に実装され前記回路基板と電気的に接続するターミナルと、
   樹脂材料からなるケーシングとを備え、
   前記ケーシングは前記ターミナルの一部を露出させ且つ前記回路部品の全体および前記回路基板における前記回路部品の実装面と前記ターミナルの残部とを前記樹脂材料により封止して形成され、
   前記回路基板における実装面の反対面が前記ケーシングの外形面の一部を構成することを特徴とする電子回路装置。
2. 前記ケーシング形状は略カード状であることを特徴とする請求項１に記載の電子回路装置。
3. 前記ケーシングは電池を収納する収納部を備え、
   前記ターミナルは前記電池と電気的に接続されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電子回路装置。
4. 前記ケーシングの一表面と前記回路基板における前記実装面の反対面とは互いに滑らかに連続して同一面を形成していることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の電子回路装置。
5. 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の電子回路装置の製造方法であって、
   前記回路基板を前記ケーシングの成形型のキャビティ内に前記回路基板の前記反対面を前記成形型の壁面に密着させて保持する保持工程と、
   前記保持工程の後に前記キャビティ内に前記樹脂材料を充填する充填工程と、
   前記キャビティ内の前記樹脂材料を固化する固化工程とを備えることを特徴とする電子回路装置の製造方法。
6. 前記充填工程は、前記ケーシングが前記ターミナルの一部と前記回路基板における前記回路部品の実装面の反対面とを露出した状態で、前記ターミナル、前記回路部品、前記回路基板を前記樹脂材料にて封止することを特徴とする請求項５に記載の電子回路装置の製造方法。

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