JP2008546170A - フレキシブルなプリント配線板を備えた制御ユニット - Google Patents

Abstract

電子構成部分（７，７´，７´´）をリジットなプリント配線板（５）からフレキシブルなプリント配線板（３）へ転出させることにより、トランスミッションのような車両コンポーネントに用いられる制御ユニットの生産コストを減少させることができる。フレキシブルなプリント配線板（３）はハウジングを通って貫通案内されており、このハウジングはリジットなプリント配線板（５）と、フレキシブルなプリント配線板（３）の一部とを収容している。

Description

本発明は、請求項１の上位概念部に記載の形式の、フレキシブルなプリント配線板を備えた制御ユニット、つまり車両コンポーネントに用いられる制御ユニットであって、
フレキシブルなプリント配線板が設けられており、
リジットなプリント配線板が設けられており、該リジットなプリント配線板に電子構成部分が装着されており、
フレキシブルなプリント配線板がリジットなプリント配線板に電気的に接続されており、
リジットなプリント配線板と、フレキシブルなプリント配線板の一部とが、１つのハウジング内に配置されており、
該ハウジングを通ってフレキシブルなプリント配線板が貫通案内されている
形式の制御ユニットに関する。

自動車に用いられるオートマチックトランスミッションはとりわけ電子式に制御される。このためには、従来では、環境影響に対する保護作用を有するボックスまたは客室内へ組み込むためのスタンドアローン（Stand-Alone）型の制御装置が設けられていたが、現在では、メカトロニック式のトランスミッション制御にとって有利になるように、電子制御装置および所属のセンサ装置をトランスミッションに組み込む傾向が普及している。オンサイト電子装置（Vorortelektronik）のための同様の傾向は、たとえばエンジン制御およびブレーキシステムのような別の領域においても云える。信号および電流を所望の場所に分配するためには、とりわけフレキシブルなプリント配線板が使用される。

図１には、電気的な信号および電流を分配するためのメカトロニック式のトランスミッション制御部の目下のシリーズ使用において使用されるような慣用のフレキシブルなプリント配線板（いわゆる「フレキシブルプリント配線板」）の構造が概略的に図示されている。フレキシブルなプリント配線板３は絶縁性のベースフィルムと、ポリイミドから成る絶縁性のカバーフィルムとを有しており、これら両フィルムの間には、導電性の銅導電路（図示しない）が埋め込まれて位置している。これらの層の間でアクリル接着剤を使用することにより、強固な一体のユニットが形成される。フレキシブルなプリント配線板３の内側範囲には、電子装置を備えたリジットなプリント配線板（いわゆる「リジットプリント配線板」）のために方形の範囲が切欠き３３として形成されている。この範囲では、あとで、完全に実装された、検査済みのリジットなプリント配線板５が熱伝導性接着剤によってベースプレートに貼り付けられ、ボンディング技術によってフレキシブルなプリント配線板３の導体路３４に電気的に結合される。切欠き３３から離れる方向に複数の導体路３４が導出されている。これらの導体路３４は通常、アクチュエータおよびセンサに通じた導体路３１と、ワイヤハーネスに通じた導体路３２とにグループ分けされている。

フレキシブルなプリント配線板は全寿命にわたってトランスミッションオイル中での使用に耐えなければならない。コスト理由から、単層型のフレキシブルなプリント配線板の使用が優先される。単一部分または複数部分（部分フレキシブル解決手段；Teilflex-Loesung）から成るフレキシブルなプリント配線板を使用することができる。

図２には、慣用のトランスミッション制御部の構造が概略的に図示されている。ベースプレート１０には、リジットなプリント配線板（リジットプリント配線板）５が固定されている。このリジットなプリント配線板５には、ボンディング結合部９を介して、導体路３４を備えたフレキシブルなプリント配線板３が接続されている。全ての電子構成部分７はリジットなプリント配線板５に配置されている。シール部材１４が設けられており、このシール部材１４はカバー１２と協働して、リジットなプリント配線板５と、フレキシブルなプリント配線板３の一部とをシールドしている。

リジットなプリント配線板５は１つの基板から製作されて、たとえば標準プリント配線板、低温同時焼結セラミックス（low temperature cofired ceramics; LTCC）または厚膜技術をベースとしている。このような基板の製造は極めて高価でかつ手間がかかる。なぜならば、このような基板はとりわけ重力加速の３０倍を超えるまでの高い加速に耐えなければならないからである。

さらに欧州特許第０９７２３１８号明細書に基づき、回路支持体と導体路支持体との電気的な接続のための装置が公知である。回路支持体と導体路支持体との間のオーバラップ範囲では、導体路支持体がベースプレートに配置されており、回路支持体が導体路支持体に配置されている。回路支持体はこのオーバラップ範囲において、導電性の接着剤によって導体路支持体に電気的に接続されている。

フレキシブルなプリント配線板とリジットなプリント配線板とを備えた既存の制御ユニットにおいて不都合となるのは、該制御ユニットが製造に手間がかかり、したがって高価となることである。

したがって、本発明の根底を成す課題は、減じられた生産コストしかかからない制御ユニットを可能にすることである。

この課題は、冒頭で述べた形式の制御ユニットにおいて、請求項１の特徴部に記載の手段、つまりフレキシブルなプリント配線板にハウジングの内部で電子構成部分が装着されていることにより解決される。請求項２以下には、本発明の有利な構成が記載されている。

フレキシブルなプリント配線板にハウジングの内部で電子構成部分が装着されていることにより、生産コストを減少させることができる。特に、リジットなプリント配線板の高価な基板のためには、従来よりも僅かな材料しか必要とならない。なぜならば、電子構成部分をリジットなプリント配線板からフレキシブルなプリント配線板へ転出させることにより、リジットなプリント配線板の面を減少させることができるからである。

リジットなプリント配線板が１つのハウジング内に配置されていて、このハウジングを通じてフレキシブルなプリント配線板が貫通案内されていることにより、リジットなプリント配線板と、フレキシブルなプリント配線板の一部とを、化学的および／または機械的および／または電気的な環境影響因子に対して保護することができる。

したがって、電子構成部分をハウジングの内部に配置することが特に有利となる。こうして、保護機能を有するハウジングの外部の条件には耐えられない電子構成部分をもフレキシブルなプリント配線板へ転出することができる。

このような配置により、器具デザインの形状および特に電子装置室の形状に関する構造的な自由度が高められる。また、一層好都合な電子構成部分の使用も可能となる。スズメッキされたパッド被覆体を備えた電子構成部分ははんだ付け結合のために適しており、ＡｇＰｄ被覆体は基板における取付け時に銀導電性接着のために適している。

フレキシブルなプリント配線板における部分実装による簡単なバリエ―ション形成が可能となる。このようなバリエーション形成は特に、フレキシブルなプリント配線板に、特殊なバリエーションのためにしか電子構成部分が実装されない、複数の電子構成部分のためのスペースが設けられている場合に可能となる。不足実装（Minderbestueckung）を有するバリエーションでは、高価な基板面を準備しなくて済むようになり、こうして１つの単一基板を使用することができるようになることにより、大きな利点が得られる。これにより、固定の実装を有する基板の使用およびフレキシブルなプリント配線板上の回路部分におけるバリエーション形成の場合には、開発時間の短縮も得られる。なぜならば、フレキシブルなプリント配線板の変更されたレイアウトの構築時間が極めて短くなるからである。

ハウジングの内部または外部で、フレキシブルなプリント配線板上では、パッケージ封入された電子構成部分およびパッケージ未封入の電子構成部分、たとえば回転数測定のためのホールセンサを使用することができる。したがって、個々にパッキングされた高価なセンサはもはや必要とならず、このようなセンサをメカトロニック式の制御部内に簡単に組み込むことができる。

臨界的な回路部分もしくは臨界的な電子構成部分（たとえば出力段または電圧調整器）の熱結合を改善することができる。

以下に挙げる利点を付加的に得ることができる：
全ての電子構成部分が一様に、フレキシブルなプリント配線板への転出のために適しているわけではない。転出に適しているのは基本的に、リジットなプリント配線板とフレキシブルなプリント配線板との間にできるだけ僅かな付加的なボンディング結合しか形成しない機能ブロックである。また、リジットなプリント配線板の導体路を、フレキシブルなプリント配線板の導体路よりも小さな寸法で形成することができる。したがって、傾向的には、著しく密集しておらずかつかつそれほど多くはない接続部しか有しない電子構成部分の方が簡単に、フレキシブルなプリント配線板へ転出され得る。なぜならば、フレキシブルなプリント配線板では導体路は任意に密接して位置することができないからである。

さらに、リジットなプリント配線板は実際の使用時では、たいてい高い熱伝導率を有する底部プレート、たとえばアルミニウムプレートに被着されており、これによりやはり良好な熱導出が保証されている。

したがって、上記説明に基づき、コンデンサ、トランジスタ、抵抗、センサ、ホールセンサおよび電圧調整器をフレキシブルなプリント配線板へ転出させることが特に有利となる。

回転数測定のためのホールセンサのような個々の電子構成部分のためには、ハウジングの外部での装着が有利になり得る。

特に、たとえば車両トランスミッションにおけるような機械的および化学的な負荷を生ぜしめる環境において当該制御ユニットを使用するためには、フレキシブルなプリント配線板を貫通案内させるオイル密なハウジングを用いて電子装置を破壊から防護することができる。

絶縁性のベース層と、電子構成部分が配置される切欠きを備えた絶縁性のカバー層とを備えたフレキシブルなプリント配線板は特に簡単に製造されかつ組み込まれ得る。これらの絶縁性の層により、別の絶縁は必要とならなくなり、切欠きに電子構成部分をはんだ付け、溶接または接着により取り付けることができる。

唯１つの導体路層しか有しないフレキシブルなプリント配線板は特に簡単にかつ廉価に製造可能である。それに対して、複数の導体路層を有するフレキシブルなプリント配線板には次のような利点がある。すなわち、このようなフレキシブルなプリント配線板には、より複雑な回路を配置し、かつ一層高度に集積化することができる。

電子構成部分の転出により、フレキシブルなプリント配線板には事情によっては付加的な導体路が必要となる。回路部分の絡み合いを解くためには、フレキシブルなプリント配線板上の導体路の交差部をボンディング結合によって橋絡することができる。

フレキシブルなプリント配線板は、互いに結合されている複数のフレキシブルな部分プレートから成っていてもよい。複数の部分から成るプリント配線板の方が簡単に取り付けることができる。さらに、このような複数の部分から成るプリント配線板には次のような利点がある。すなわち、１つの基本装備をバリエーションによって拡張することができる。この場合、１つのバリエーションの付加的なコンポーネントを１つの部分プレートに収納することができる。基本装備の拡張はこの場合には、相応する部分プレートの組込みしか必要としない。

以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。

図１は、慣用のフレキシブルなプリント配線板の構造を示す概略図であり、
図２は、慣用のトランスミッション制御部の構造を示す概略図であり、
図３は、慣用のトランスミッション制御部と、本発明の第１実施例とを対比して示す側面図であり、
図４は、本発明の別の実施例における制御ユニットの概略図である。

図３には、慣用の制御ユニットと本発明の第１実施例とを対比させて示す概略的な側面図が示されている。ボンディング結合部９を介して、フレキシブルなプリント配線板（フレキシブルプリント配線板）３はリジットなプリント配線板（リジットプリント配線板）５に結合されている。リジットなプリント配線板５は電気的に絶縁性の熱伝導性接着剤によって、このリジットなプリント配線板５を越えて延びているアルミニウムから成るベースプレート１０に貼り付けられている。フレキシブルなプリント配線板３も同様にベースプレート１０にわたって延びる範囲を介してベースプレート１０に密に貼り付けられている。フレキシブルなプリント配線板３が貼り付けられているベースプレート１０には、リジットなプリント配線板５を取り囲むシール部材１４によってカバー１２が、たとえばリベットまたはねじにより固く結合されている。これにより、ベースプレート１０とカバー１２とによって１つの密なハウジングが形成される。

公知先行技術では、リジットなプリント配線板５に全ての電子構成部分７が装着されている。本発明の第１実施例では、１つの電子構成部分７´が前記ハウジングの内部でフレキシブルなプリント配線板３にはんだ付けされている。

図４には、本発明の別の実施例における、リジットなプリント配線板５とフレキシブルなプリント配線板３とを備えた制御ユニット１が示されている。リジットなプリント配線板５はベースプレート１０に固定されている。複数の導体路３４を備えたフレキシブルなプリント配線板３はボンディング結合部９を介してリジットなプリント配線板５に接続されている。電子構成部分７，７´，７´´はリジットなプリント配線板５にのみ配置されているのではなく、フレキシブルなプリント配線板３にも配置されている。フレキシブルなプリント配線板３はシール部材１４によって、オイル密なハウジングを通って貫通案内されている。コンデンサ、トランジスタ、電気的な抵抗、電圧調整器およびセンサのような電子構成部分７´，７´´は、オイル密なハウジングの内部および外部で、フレキシブルなプリント配線板３に配置されている。フレキシブルなプリント配線板３は複数の導体路３４を有しており、これらの導体路３４はボンディング結合部９によってリジットなプリント配線板５に結合されており、かつ／またはこれらの導体路３４には、フレキシブルなプリント配線板３に配置された電子構成部分７´，７´´が接続されている。フレキシブルなプリント配線板３において導体路３４を橋絡させるためには、やはりボンディング結合部９が設けられている。

慣用のフレキシブルなプリント配線板の構造を示す概略図である。 慣用のトランスミッション制御部の構造を示す概略図である。 慣用のトランスミッション制御部と、本発明の第１実施例とを対比して示す側面図である。 本発明の別の実施例における制御ユニットの概略図である。

Claims (10)

1. 車両コンポーネントに用いられる制御ユニットであって、
   フレキシブルなプリント配線板（３）が設けられており、
   リジットなプリント配線板（５）が設けられており、該リジットなプリント配線板（５）に電子構成部分（７）が装着されており、
   フレキシブルなプリント配線板（３）がリジットなプリント配線板（５）に電気的に接続されており、
   リジットなプリント配線板（５）と、フレキシブルなプリント配線板（３）の一部とが、１つのハウジング内に配置されており、
   該ハウジングを通ってフレキシブルなプリント配線板（３）が貫通案内されている
   形式のものにおいて、
   フレキシブルなプリント配線板（３）にハウジングの内部で電子構成部分（７´）が装着されている
   ことを特徴とする制御ユニット。
2. フレキシブルなプリント配線板（３）にハウジングの外部で電子構成部分（７´´）が装着されている、請求項１記載の制御ユニット。
3. フレキシブルなプリント配線板（３）に、１つまたは複数のコンデンサおよび／または１つまたは複数のトランジスタおよび／または１つまたは複数の抵抗および／または１つまたは複数の電圧調整器および／または１つまたは複数のセンサ、特にホールセンサが装着されている、請求項１または２記載の制御ユニット。
4. ハウジングがオイル密であり、フレキシブルなプリント配線板（３）が該ハウジングを通ってオイル密に貫通案内されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の制御ユニット。
5. フレキシブルなプリント配線板（３）が、絶縁性のベース層と、絶縁性のカバー層とを有しており、該カバー層が切欠きを有しており、該切欠きに電子構成部分（７´，７´´）が配置されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の制御ユニット。
6. フレキシブルなプリント配線板（３）が、導体路（３４）を備えた正確に１つの層を有している、請求項１から５までのいずれか１項記載の制御ユニット。
7. フレキシブルなプリント配線板（３）が、導体路（３４）を備えた複数の層を有している、請求項１から６までのいずれか１項記載の制御ユニット。
8. フレキシブルなプリント配線板（３）に設けられた導体路（３４）のうちの少なくとも１つが、ボンディング結合部（９）によって橋絡されている、請求項６または７記載の制御ユニット。
9. フレキシブルなプリント配線板（３）が複数の部分から成っている、請求項１から８までのいずれか１項記載の制御ユニット。
10. 当該制御ユニットが、車両トランスミッションに用いられる制御ユニットである、請求項１から９までのいずれか１項記載の制御ユニット。

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