JP2009049109A - モジュール装置 - Google Patents

Abstract

【課題】安定した樹脂成形が可能なモジュール装置を提供することにある。
【解決手段】モールド装置は、電子回路基板５を搭載する金属ベース１と、金属ベース１に固定されるとともに、電子回路基板５に接続される金属端子３を有するたコネクタ２とを有する。電子回路基板５，金属ベース１及びコネクタ２は、熱硬化性の封止樹脂でモールドされる。モールド時に、モールド型に接触する、金属ベース１の型締め面９が、電子回路基板５に対して傾斜して設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板上に実装された電子部品を樹脂封止した構成を有するモジュール装置に係り、特に、自動車用の各種コントロールユニットやセンサモジュールに用いるに好適なモジュール装置に関する。

従来、自動車の各種コントロールユニット（例えば、エンジンコントロールユニット，モータコントロールユニット，自動変速機コントロールユニットなど）やセンサモジュールに用いるモジュール装置は、自動車の居住性向上の観点から、エンジンルームを狭くして、車室空間を広くする傾向にあるため、小型化・薄型化が求められている。

このモジュール装置の小型化・薄型化を達成するために、電子回路基板上に実装した電子部品及び、少なくともコネクタを電子回路基板に取り付けるところの取り付け部側（接続面側）に配置した金属リード、ワイヤ、フレキシブルな接続用導体等の接続線を、樹脂によって完全に覆い隠すように封止するものがある（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００４−１１１４３５号公報

自動車用コントロールユニットの電子回路基板は、制御容量の増加のために、大型化する傾向にあり、そのサイズは、１００ｍｍ×１００ｍｍのサイズを超えるものも珍しくはない。本発明者は、電子回路基板の大型化に伴い、放熱用の金属ベースにコネクタをねじ固定した後、金属ベースのコネクタ側の内壁面とコネクタの金属端子配線部分の一部とを、成形する前に予め樹脂でポッティングし、その後、このコネクタの樹脂部と金属ベース上の電子回路基板と金属ベースとを、熱硬化性の樹脂でトランスモールドしたモジュール装置を、特願２００７−１８４５６号として提案している。

この種のモジュール装置においては、前述したように、コネクタの樹脂部と金属ベース上の電子回路基板と金属ベースとを、熱硬化性の樹脂でトランスモールドする際、金属ベースの型締め面により、モールド型に金属ベースを固定しているが、異なる高さの２つの型締め面が設けられていた。

ここで、モールド成形時には、上型と下型の間に、数十μｍの隙間があると、成形時に樹脂もれが発生するので、異なる高さの型締め面の間の寸法ばらつきは、数十μｍ以下に抑える必要がある。しかしながら、異なる高さの２つの型締め面を有する構造では、型締め面の加工精度が悪いと、樹脂漏れが生じる場合があり、安定した樹脂成形ができないという問題があった。

本発明の目的は、安定した樹脂成形が可能なモジュール装置を提供することにある。

（１）上記目的を解決するために、本発明は、電子回路基板を搭載する金属ベースと、この金属ベースに固定されるとともに、前記電子回路基板に接続される金属端子を有するコネクタとを有し、前記電子回路基板，前記金属ベース及び前記コネクタを、熱硬化性の封止樹脂でモールドするモジュール装置であって、前記モールド時に、モールド型に接触する、前記金属ベースの型締め面が、前記電子回路基板に対して傾斜して設けられているものである。
かかる構成により、安定した樹脂成形が可能なものとなる。

本発明によれば、安定した樹脂成形が可能となる。

以下、図１〜図５を用いて、本発明の一実施形態によるモジュール装置の構成について説明する。
最初に、図１を用いて、本実施形態によるモジュール装置の断面構成について説明する。
図１は、本発明の一実施形態によるモジュール装置の構成を示す断面図である。

コネクタ２は、ねじ１１や接着剤（図示せず）により、金属ベース１に固定される。

コネクタ２は、モジュールの外部に設けられているハーネスと電子回路基板５の間を電気的に接続するための部品であり、電源の供給を受けたり、外部センサからの信号入力、外部アクチュエータへの信号出力を仲介する。

コネクタ２は、樹脂製のハウジングと、ハウジングに組み付けられた金属端子３とからなる。コネクタ２のハウジングの材料としては、無機質フィラを含む熱可塑性樹脂、例えば、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ナイロン（ＰＡ６６）やポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）が使用される。

また、コネクタ２の金属端子３には、錫めっきや金めっきが施された黄銅材が使用される。金属端子３は、Ｌ字に曲げられ、その先端は、電子回路基板５の上面（電子部品の搭載面）から突き出る寸法になっている。

金属ベース１は、電子回路基板５の固定や、電子回路基板に搭載された電子部品４が発生する熱の放熱、及びモジュール取付けの際の取付固定部材となる。金属ベース１としては、その特性上、材料として、一般的にアルミ、アルミ合金、銅、銅合金、鉄（表面をメッキしたものも含む）などが使用される。

端子整列板６は、金属端子３を電子回路基板５の端子接続用穴への挿入を容易にするために用いられる。

電子回路基板５は、電子回路のパターンが配線されており、回路の機能に応じた各種電子部品４が、はんだや銀ペースト接着剤を用いて接続されている。電子回路基板５は、材料として、セラミック、ガラエポ、金属等が使用される。また、電子回路基板５は、端子接続用穴を有し、コネクタ２の金属端子３に合せるように、電子回路基板５を金属ベース１に搭載する。

そして、電子回路基板５は、ねじ８で、金属ベース１に固定された後に、金属端子３と、はんだで接続される。

電子回路基板５及び金属端子３，端子整列板６は、成形樹脂６で封止する。封止樹脂６は、電子回路基板５を封止することにより、外部環境から電子回路を保護する。

封止樹脂６の材料は、無機質フィラを含み４０℃以下において固形であるエポキシ樹脂（熱硬化樹脂）が使用される。

エポキシ樹脂材料は、エポキシ樹脂とフェノール樹脂硬化剤とからなる組成であり、４０℃以下で固形のオルソクレゾール型エポキシ樹脂、ビフェニル骨格を有するエポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン骨格を有するエポキシ樹脂、ナフタレン骨格を有するエポキシ樹脂またはビスフェノールＡ型エポキシ樹脂などと、フェノールノボラック樹脂、オルソクレゾールノボラック樹脂、ジシクロペンタジエン骨格を有するフェノール樹脂、またはナフタレン骨格を有するフェノール樹脂などとの組み合わせから得ることができる。

また、エポキシ樹脂成形材料には低弾性率化による低応力化を図るため、シリコーンゴムまたはオイルやブタジエン系ゴムなどの低応力化材を含むことができる。

無機質フィラとしては、溶融シリカ、結晶性シリカ、アルミナ、酸化マグネシウムなどの破砕状または球状の少なくとも１種類以上を用いることができる。

本実施形態では、コネクタ２を組付ける時に、金属ベース１に金属端子３を通す間口寸法を確保しつつ、型締め面９を1面のみするため、金属ベース１の電子回路基板５の取り付け面に対して、型締め面９を平行にせず、型締め面９を示す２点鎖線９’を、電子回路基板５に対して、傾斜させた形状としている。

ここで、図２及び図３を用いて、本実施形態によるモジュール装置における一つの型締め面９と、先に提案したモジュール装置における異なる高さの２つの型締め面との相違について説明する。
図２は、本発明の一実施形態によるモジュール装置における一つの型締め面を説明するための断面斜視図である。図３は、比較例としての、先に提案したモジュール装置における２つの型締め面を説明するための断面斜視図である。なお、図２及び図３において、図１と同一符号は、同一部分を示している。

最初に、図３に示す比較例においては、第１の型締め面９Ａと、第２の型締め面９Ｂの２つを有している。第１の型締め面９Ａ及び第２の型締め面９Ｂは、それぞれ、金属ベース１の電子回路基板５の取り付け面に対して、平行である。金属ベース１の電子回路基板５の取り付け面に対する第１の型締め面９Ａの高さを、Ｈ１とする。また、金属ベース１の電子回路基板５の取り付け面に対する第２の型締め面９Ｂの高さを、Ｈ２とする。ここで、Ｈ２＞Ｈ１となっている。その理由は、第２の型締め面９Ｂでは、コネクタ２を組付ける時に、金属ベース１に金属端子３を通す間口寸法を確保する必要があるからである。

モールド成型時には、数十μｍの隙間があると、成形時に樹脂もれが発生するので、異なる高さの２つの型締め面９Ａ，９Ｂを設けた場合、型締め面９Ａと型締め面９Ｂ間の寸法ばらつきは、数十μｍ以下に抑える必要があるが、加工精度が十分でないと、寸法ばらつきが大きくなり、成形時に樹脂もれが発生する。

それに対して、図２に示す本実施形態では、一つの型締め面９のみを有している。そして、コネクタ２を組付ける時に、金属ベース１に金属端子３を通す間口寸法を確保する必要があるため、金属ベース１の電子回路基板５の取り付け面に対して、型締め面９を、傾斜を持たせた形状としている。

これによって、型締め面は一つであるため、寸法ばらつきによる成形時の樹脂もれの発生を防止することができる。

次に、図４及び図５を用いて、本実施形態によるモジュール装置のモールド成形法について説明する。
図４は、本発明の一実施形態によるモジュール装置のモールド成形法を示す断面図である。図５は、本発明の一実施形態によるモジュール装置の外観形状を示す斜視図である。なお、図１と同一符号は、同一部分を示している。

まず、コネクタ３を、金属ベース１にねじで固定したのち、図１に示すように、端子整列板６を、端子２の端部を挿入して金属ベース１の開口部に組み付け、次に、端子２の端部と電子回路基板５とを接続して、電子回路基板５をねじ８で金属ベース１上に固定する。

この部品組み付け状態が完了したモジュールアッシーＢを、トランスファモールド成形するために、図４に示すように、金型Ｃにセットしたのち、溶けた封止樹脂１３を、金型Ｃ内に注入し、封止樹脂１３が充填されたところで、封止樹脂１３を確実に充填するために、例えば、数１０ｋｇｆ/ｃｍ^２の成形圧を印加し、約３分ほどその状態を保持する。なお、トランスファモールドで樹脂封止する際、型温は１７０〜１８０℃であり、型締め圧力は数十トンである。

図５は、トランスファモールド成形により形成された本実施形態のモジュール装置の外観形状を示している。

以上説明したように、本実施形態では、コネクタ２を組付ける時に、金属ベース１に金属端子３を通す間口寸法を確保しつつ、型締め面９を1面のみするため、金属ベース１の電子回路基板５取り付け面と型締め面９を並行にせず、傾斜を持たせた形状とした。そのため、樹脂成形時に、金属ベース１が型締めされる面が１面しかないため、先に提案した構成における複数の型締め面間の寸法精度を考慮する必要がなくなる。その結果、樹脂成形時に、型締めする際、金属ベースの加工ばらつきに起因する金属ベース１と樹脂成形金型間の隙間が発生することがないので、樹脂成形性が安定し、高信頼性の樹脂封止をすることができるとともに、寸法精度確保のための機械加工が不要なため、安価な電気・電子モジュールを得ることができる。

本発明の一実施形態によるモジュール装置の構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態によるモジュール装置における一つの型締め面を説明するための断面斜視図である。 比較例としての、先に提案したモジュール装置における２つの型締め面を説明するための断面斜視図である。 本発明の一実施形態によるモジュール装置のモールド成形法を示す断面図である。 本発明の一実施形態によるモジュール装置の外観形状を示す斜視図である。

符号の説明

１…金属ベース
２…コネクタ
３…金属端子
４…電子部品
５…電子回路基板
６…端子整列板
８，１１…ねじ
９…型締め面
１３…封止樹脂

Claims (1)

1. 電子回路基板を搭載する金属ベースと、この金属ベースに固定されるとともに、前記電子回路基板に接続される金属端子を有するコネクタとを有し、
   前記電子回路基板，前記金属ベース及び前記コネクタを、熱硬化性の封止樹脂でモールドするモジュール装置であって、
   前記モールド時に、モールド型に接触する、前記金属ベースの型締め面が、前記電子回路基板に対して傾斜して設けられていることを特徴とするモジュール装置。

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