JP2011129324A - 回路モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】回路素子を備えたコネクタの小型化を図ることができる回路モジュールを提供する。
【解決手段】回路モジュールとしての制御回路パッケージ６は回路素子としてのＩＣチップ１７を取り付けたアース部２０とアース部２０の周りに複数設けられかつＩＣチップ１７と接続される複数の導電性のパターン部２１とそれぞれのパターン部２１とアース部２０とに接続したＺＤ１８とＩＣチップ１７とアース部２０と複数のパターン部２１のアース部２０寄りの一端部２７ａを少なくとも埋設した樹脂封止体１９とを備えている。アース部２０はＩＣチップ１７が重ねられる素子載置部２３と素子載置部２３の外縁に連なっているとともにＺＤ１８と接続される複数の外縁接続部２４とを備えている。
【選択図】図４

Description

本発明は、各種の回路素子を収容して、電線の接続等に使用される回路モジュールに関する。

移動体としての自動車には、エアコンやワイパー、パワーウィンドウなどを構成するモータなどの多種多様な電気機器が搭載される。前記電気機器に電力や制御信号などを伝えるために、ワイヤハーネスを配索している。ワイヤハーネスは、複数の電線と、電線の端末に接続される端子金具を収容するコネクタとを備えている。電線は、導電性の芯線と、該芯線を被覆する絶縁性の被覆部と、を備えた所謂被覆電線である。

前述したワイヤハーネスのコネクタとして、各種のアクチュエータなどの電子機器とコンピュータなどの制御装置とをデータ通信によるネットワークで接続するために、回路素子などを内蔵した電子部品内蔵コネクタ（例えば、特許文献１参照）が、用いられている。この種の電子部品内蔵コネクタは、回路素子などを実装したリードフレームをハウジング内に内蔵している。

前述した特許文献１に示された電子部品内蔵コネクタは、その回路素子を駆動するための電源が供給される。このため、前述した特許文献１に示された電子部品内蔵コネクタは、簡便な構成で確実に電源が供給されるために、電線の長手方向の中央部に取り付けられて、その幅方向の両端から電線が導出する格好で、前記電線と接続される。そして、電子部品内蔵コネクタは、前記電線の長手方向に沿って互いに間隔をあけて複数が取り付けられ、そして、各々が各種の電子機器に嵌合して、当該電子機器同士などをネットワークに接続する。

特開２００３−１３４７２０号公報

前述した特許文献１に示された電子部品内蔵コネクタは、自動車に配索されるワイヤハーネスに一般的に用いられるコネクタと同様に取り扱うことが困難であるために、本発明の出願人は、かかる課題を解決する電子部品内蔵コネクタを提案している。本発明の出願人が提案する電子部品内蔵コネクタは、相手方のコネクタハウジングと、このコネクタハウジングに収容されかつ電線が取り付けられる電線接続部を有した回路モジュールとしての制御回路パッケージと、を備えている。

この電子部品内蔵コネクタの制御回路パッケージは、前記回路素子を取り付けたアース部と、前記アース部の周りに複数設けられかつ前記回路素子と接続される複数の導電性のパターン部と、それぞれの前記パターン部と前記アース部とに接続した保護素子と、前記回路素子と前記アース部と前記複数のパターン部の前記アース部寄りの端部を埋設した絶縁パッケージとを備えている。

アース部は、例えば、平面形状が正方形の素子取付部と、この素子取付部の外縁から延在しかつ前記電線接続部が接続された直線延在部とを備えている。素子取付部は、前記回路素子が重ねられて、半田により当該回路素子が固定される。なお、素子取付部即ちアース部と、回路素子とは電気的には接続していない。

パターン部は、それぞれ、アース部から離れる方向に延在した帯状である帯状部と、この帯状部のアース部寄りの先端に設けられかつ当該帯状部の一方の縁に連なって前記保護素子が取り付けられる素子パッド部とを備えている。帯状部は、周知のボンディングワイヤにより回路素子と電気的に接続される。複数のパターン部のうち一部のパターン部には、前記電線接続部が接続されているとともに、他のパターン部には、前述した相手方のコネクタの端子と接続する電気接触部が接続されている。

保護素子は、素子パッド部に重ねられて半田などにより当該素子パッド部に取り付けられている。保護素子は、素子パッド部即ちパターン部と電気的に接続している。また、保護素子は周知のボンディングワイヤによりアース部の素子取付部と電気的に接続される。絶縁パッケージは、絶縁性の合成樹脂からなり、当該合成樹脂が前記回路素子と前記アース部と前記複数のパターン部の前記アース部寄りの端部の周りをインサート成型により覆って形成される。

前述した制御回路パッケージは、アース部の素子取付部に半田などを用いて取り付けるとともに、当該素子取付部に保護素子をボンディングワイヤにより接続する。このために、前記素子取付部上に広がる半田をさけて、当該素子取付部に保護素子をボンディングワイヤにより接続する必要があるために、前記素子取付部が大型化してしまう。即ち、制御回路パッケージが大型化してしまう。

また、前述した制御回路パッケージは、保護素子の接続に用いるワイヤを一般的に用いられる寸法よりも長くすることが困難であるために、素子パッド部を帯状部の先端に設けている。このため、パターン部の帯状部同士の間隔を広げる必要が生じて、大型化してしまう。このように、従来提案されている制御回路パッケージは、大型化して、電子部品内蔵コネクタが大型化する傾向であった。

また、前述した制御回路パッケージは、合成樹脂で構成された絶縁パッケージにアース部やパターン部などを埋設している。即ち、互いに線膨張係数の異なる材料の中に他の材料を埋設して構成されている。このため、前述したワイヤハーネスの一部として自動車に搭載された際に、当該自動車の環境条件（温度条件）により、膨張収縮する際に、前記絶縁パケージとアース部やパターン部などとの膨張又は収縮する割合が異なることとなる。このため、自動車に搭載されて、自動車の走行時等の振動とともに膨張収縮が繰り返されると、これらの絶縁パケージとアース部やパターン部などとが互いに剥がれて、これらの間に隙間が生じるおそれがあった。

したがって、本発明の目的は、回路素子を備えたコネクタの小型化を図ることができる回路モジュールを提供することにある。

前述した課題を解決し目的を達成するために、請求項１に記載の本発明の回路モジュールは、回路素子を取り付けたアース部と、前記アース部の周りに複数設けられかつ前記回路素子と接続される複数の導電性のパターン部と、それぞれの前記パターン部と前記アース部とに接続した保護素子と、前記回路素子と前記アース部と前記複数のパターン部の前記アース部寄りの一端部を少なくとも埋設した絶縁部と、を備えた回路モジュールにおいて、前記アース部は、前記回路素子が重ねられる素子載置部と、前記素子載置部の外縁に連なっているとともに前記保護素子と接続される複数の外縁接続部と、を備えたことを特徴としている。

請求項２に記載の本発明の電子部品内蔵コネクタは、請求項１に記載の回路モジュールにおいて、前記パターン部は、前記素子載置部から離れる方向に帯状に延在した帯状部と、前記帯状部の前記素子載置部寄りの一端部に設けられかつ当該帯状部の一方の縁に連なって前記保護素子が重ねられて当該保護素子が取り付けられる素子取付部と、を備え、複数のパターン部のうちの互いに隣り合うパターン部の前記素子取付部が前記帯状部の長手方向に互いに位置がずれた位置に配置されていることを特徴としている。

請求項１に記載の本発明の回路モジュールによれば、アース部が回路素子が重ねられる素子載置部とこの素子載置部の外縁に連なって保護素子と接続される複数の外縁接続部とを備えているので、回路素子を取り付けるための半田が素子載置部の全体を覆うほど広がっても、保護素子を外縁接続部に接続することができる。

また、アース部が素子載置部とこの素子載置部の外縁に連なった外縁接続部とを備えているので、素子載置部の外縁から外縁接続部が外方向に突出した格好となる。このために、絶縁部内において、外縁接続部が当該絶縁部内に食い込んだ状態となる。

請求項２に記載の本発明の回路モジュールによれば、互いに隣り合うパターン部の帯状部の一方の縁に連なった素子取付部が互いに帯状部の長手方向に位置がずれて配置されているので、これらの互いに隣り合うパターン部の帯状部の間隔を狭くすることができる。

以上説明したように、請求項１記載の本発明は、回路素子を取り付けるための半田が素子載置部の全体を覆うほど広がっても、保護素子を外縁接続部に接続することができる。このために、アース部の素子載置部の大きさを小型化でき、アース部即ち電子部品内蔵コネクタの小型化を図ることができる。

また、絶縁部内において、外縁接続部が当該絶縁部内に食い込んだ状態となるので、絶縁部とアース部の線膨張係数が異なっていても、自動車に搭載された際に繰り返し振動や温度変化が作用する環境下であっても、絶縁部内に食い込んだ外縁接続部により絶縁部とアース部とがはがれ難くなり、これらの間に隙間が生じることを防止できる。

請求項２に記載の本発明は、互いに隣り合うパターン部の帯状部の間隔を狭くすることができるので、パターン部の高密度化を図ることができ、電子部品内蔵コネクタの小型化を図ることができる。

本発明の一実施形態にかかる制御回路パッケージを備えた電子部品内蔵コネクタと相手方のコネクタとを示す斜視図である。 図１に示されたコネクタ同士を嵌合した状態を示す斜視図である。 図１に示された電子部品内蔵コネクタの分解斜視図である。 図３に示された電子部品内蔵コネクタの制御回路パッケージの透視図である。 図４に示された制御回路パッケージの要部を目的に示す平面を示す透視図である。 図５中のＶＩ部を拡大して示す透視図である。 図５中のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う断面図である。

本発明の一実施形態にかかる回路モジュールとしての制御回路パッケージ６を、図１乃至図７を参照して説明する。本実施形態の制御回路パッケージ６は、図１及び図２に示す電子部品内蔵コネクタ（以下、単にコネクタと記す）１を構成する。

コネクタ１は、図１及び図２に示すように、相手方のコネクタ２と嵌合する。相手方のコネクタ２は、コネクタハウジング３と、図示しない外部端子としての端子金具とを備えている。コネクタハウジング３は、絶縁性の合成樹脂で構成され、扁平な箱状に形成されている。コネクタハウジング３は、端子金具を収容する。

端子金具は、複数設けられ、それぞれが芯線と該芯線を被覆した被覆部とを有した電線４が取り付けられる。端子金具は、取り付けられた電線４の芯線と電気的に接続する。相手方のコネクタ２の端子金具に取り付けられる電線４は、後述するように、自動車などに搭載される各種の電子機器としてのスイッチなどが接続されている。

コネクタ１は、図３に示すように、ハウジングとしてのアウタハウジング５と、制御回路パッケージ６とを備えている。アウタハウジング５は、扁平な箱状に形成されるとともに、ハウジング本体７と、カバー部８とを備えている。

ハウジング本体７は、絶縁性の合成樹脂で構成され、嵌合部としての筒状のフード部１０と、該フード部１０に連なった収容室１１とを一体に備えている。フード部１０は、内側に相手方のコネクタ２のコネクタハウジング３が進入して、当該相手方のコネクタ２と嵌合する。

収容室１１は、フード部１０の一つの壁面１０ａに連なった底壁１１ａと、当該底壁１１ａの両縁から立設し且つ互いに間隔をあけて相対しているとともにフード部１０の他の壁面１０ａに連なった一対の側壁１１ｂとを備えて、断面コ字形に形成されている。また、収容室１１の図３中の上方には、開口１２が設けられている。開口１２は、勿論、収容室１１の内外を連通している。

カバー部８は、絶縁性の合成樹脂で構成され、図３に示すように、平板状に形成されている。カバー部８は、前述した開口１２を塞ぐようにハウジング本体７に取り付けられる。また、カバー部８は、制御回路パッケージ６の後述する圧接端子１６に圧接される電線１５を複数（図示例では、圧接端子１６と同数の７つ）保持する。図示例では、これら複数の電線１５のうちの図３中の手前から３つ目の一つの電線１５は、自動車に搭載される図示しないアース回路と接続している。他の電線１５は、自動車に搭載される電源やスイッチなどの各種の電子機器に接続している。

また、ハウジング本体７とカバー部８とには、互いに係合する係合部１３ａ，１３ｂが設けられている。

制御回路パッケージ６は、図４に示すように、リードフレーム１４と、複数の圧接端子１６と、回路素子としてのＩＣチップ１７と、複数の保護素子としてのツェナーダイオード（以下、ＺＤと記す）１８と、絶縁部としての樹脂封止体１９とを備えている。

リードフレーム１４は、導電性の金属板が打ち抜かれるなどして構成されるとともに、図５に示すように、一つのアース部２０と、複数の導電性のパターン部２１と、回路パターン部２２と、を備えている。アース部２０は、図５及び図６に示すように、素子載置部２３と、複数の外縁接続部２４と、一つの端子接続部２５とを一体に備えている。素子載置部２３は、平面形状が四角形状に形成されかつその表面上にＩＣチップ１７が重ねられる。素子載置部２３は、半田２６によりＩＣチップ１７が取り付けられる（固定される）。

外縁接続部２４は、素子載置部２３の外縁に連なり当該外縁から突出した格好に形成されている。外縁接続部２４は、図示例では、素子載置部２３の各辺に間隔をあけて二つずつ設けられている。端子接続部２５は、素子載置部２３の一つの辺即ち外縁に連なり当該外縁から前述したアース回路に接続された電線１５が圧接される圧接端子１６に向かって延在した帯状に形成されている。

複数のパターン部２１は、前記アース部２０の素子載置部２３の周りに当該アース部２０を中心とした周方向に互いに間隔をあけて設けられている。図示例では、パターン部２１は、１６本設けられている。即ち、パターン部２１は、アース部２０の素子載置部２３の各辺当たり４つずつ当該素子載置部２３と間隔をあけて設けられている。

パターン部２１は、図５に示すように、素子載置部２３から離れる方向に帯状に延在した帯状部２７と、この帯状部２７の素子載置部２３寄りの一端部２７ａに設けられた素子取付部２８とを一体に備えている。なお、一端部２７ａは、パターン部２１の一端部もなしている。前述した素子載置部２３の端子接続部２５が連なった一つの辺に間隔をあけて設けられた四つのパターン部２１の帯状部２７の他端部は、圧接端子１６と１対１で対応しており、当該対応する圧接端子１６の近傍まで延在して、樹脂封止体１９内に埋設されている。

また、素子載置部２３の残りの辺に間隔をあけて設けられた１２つのパターン部２１の帯状部２７の他端部は、圧接端子１６の逆側即ち相手方のコネクタ２に向かって延在して、樹脂封止体１９外に突出してフード部１０内に位置付けられて、当該相手方のコネクタ２の端子金具と接続する棒状の雄タブ２９をなしている。これら複数の雄タブ２９は、互いに平行に等間隔に設けられている。

素子取付部２８は、帯状部２７の前述した一端部２７ａの幅方向の一方の縁に連なって当該縁から突出した格好に形成されている。互いに隣り合う二つのパターン部２１の素子取付部２８のうち一方は、帯状部２７の先端に連なっているとともに、他方は、先端よりも帯状部２７の他端部寄りの位置に連なっている。こうして、互いに隣り合う二つのパターン部２１の素子取付部２８は、帯状部２７の長手方向に互いに位置がずれた位置に配置されている。

回路パターン部２２は、図示例では互いに間隔をあけて二つ設けられ、互いの間に抵抗３０が掛け渡されている。各回路パターン部２２は、複数の圧接端子１６のうちの端に位置する二つの圧接端子１６と１対１で対応しており、当該対応する圧接端子１６の近傍に配置されている。抵抗３０は、回路パターン部２２に半田などにより取り付けられて、勿論回路パターン部２２同士を電気的に接続している。また、回路パターン部２２は、その全長に亘って樹脂封止体１９内に埋設されている。

複数の圧接端子１６は、導電性の板金が打ち抜かれるなどして得られ、平板部３１と、この平板部３１の先端から立設して電線１５が圧接される圧接刃３２とを一体に備えている。複数の圧接端子１６は、平板部３１が前述した素子載置部２３の一つの辺と間隔をあけて相対しているとともに、当該平板部３１と圧接刃３２とが互いに間隔をあけて平行な状態で設けられている。圧接端子１６は、回路パターン部２２、端子接続部２５及び素子載置部２３の一つの辺と間隔をあけて相対する四つのパターン部２１と１対１で対応している。

このため、図示例では、圧接端子１６は、７つ設けられている。また、平板部３１が樹脂封止体１９内に埋設されかつ圧接刃３２が樹脂封止体１９外に突出した状態に設けられている。平板部３１は、対応する回路パターン部２２、端子接続部２５及びパターン部２１と機械的及び電気的に接続される。圧接刃２０は、その中央にスリット３３が設けられ、当該スリット３３内に電線１５が圧入されることで、当該電線１５の被覆部を切り込んで、該電線１５の芯線と接触する。このように、圧接刃２０即ち圧接端子１６は、電線１５と圧接する。

ＩＣチップ１７は、図７に示すように、素子載置部２３上に配置されて、半田２６などにより当該素子載置部２３に取り付けられている。なお、ＩＣチップ１７は、素子載置部２３とは電気的に接続していない。また、ＩＣチップ１７は、図７に示すように、周知のボンディングワイヤ３４によって、その表面に設けられた電極がパターン部２１の帯状部２７に電気的及び機械的に接続されている。ＩＣチップ１７は、当該ボンディングワイヤ３４及びパターン部２１の帯状部２７を介して、圧接端子１６と雄タブ２９とを予め定められたパターンにしたがって電気的に接続している。このように、ＩＣチップ１７は、リードフレーム１４に実装されている。

ＺＤ１８は、パターン部２１と１対１で対応している。即ち、ＺＤ１８は、１６個設けられている。ＺＤ１８は、対応するパターン部２１の素子取付部２８上に配置されて、半田などにより当該素子取付部２８に取り付けられている。なお、ＺＤ１８は、勿論、対応するパターン部２１と電気的に接続されている。また、ＺＤ１８は、図７に示すように、周知のボンディングワイヤ３５によって、アース部２０の外縁接続部２４に電気的及び機械的に接続されている。

ＺＤ１８は、制御回路パッケージ６自体を組み立てる際やコネクタ１及び当該コネクタ１を備えたワイヤハーネスを組み立てる際に、各雄タブ２９及び圧接端子１６などに生じた静電気をアース部２０の素子載置部２３及び電線１５などを介してアース回路に導いて、当該静電気によりＩＣチップ１７が破損することを防止する。

樹脂封止体１９は、絶縁性の合成樹脂で構成され且つ扁平な箱状に形成されている。樹脂封止体１９は、リードフレーム１４及び圧接端子１６を成形金型内に収容してモールド成型することで、前述した素子載置部２３の一つの辺と間隔をあけて相対する四つのパターン部２１、回路パターン部２２及びアース部２０を全長に亘って埋設し、かつ残りのパターン部２１の前記一端部２７ａを埋設し、ＩＣチップ１７及びＺＤ１８の全体を埋設している。即ち、樹脂封止体１９は、ＩＣチップ１７とアース部２０と複数のパターン部２１のうちの少なくとも一端部２７ａを埋設している。

前述した構成の制御回路パッケージ６は、以下のように組み立てられる。リードフレーム１４を構成する板金に打ち抜き加工を施して、枠部と、この枠部の内側に設けられた素子載置部２３、パターン部２１及び回路パターン部２２と、前記枠部、素子載置部２３、パターン部２１及び回路パターン部２２を相互に連結した連結片とを備えた状態に成型する。

そして、素子載置部２３にＩＣチップ１７を取り付け、素子取付部２８にＺＤ１８を取り付け、ボンディングワイヤ３４により帯状部２７とＩＣチップ１７の電極を接続し、ボンディングワイヤ３５によりＺＤ１８と素子載置部２３とを接続する。そして、リードフレーム１４に再度打ち抜き加工を施して、前記枠部と連結片とを除去し、リードフレーム１４及び圧接端子１６を成形金型内に収容してモールド成型を施して、樹脂封止体１９を形成して、前述した構成の制御回路パッケージ６を得る。

そして、前述した構成のコネクタ１は、以下のように組み立てられる。まず、作業員がカバー部８に電線１５を保持する。次に、開口１２を通して、制御回路パッケージ６をハウジング本体７内に挿入する。このとき、勿論、雄タブ２９をフード部１０内に位置付け、圧接刃３２を収容室１１の底壁１１ａから立設した位置に位置付ける。

続いて、カバー部８を開口１２に徐々に近づけて、電線１５を圧接端子１６の圧接刃３２に圧接する。そして、係合部１３ａ，１３ｂ同士を係合して、カバー部８で開口１２を完全に塞いで、ハウジング本体７に取り付けられる。

こうして、前述した構成のコネクタ１が組み立てられる。こうして組み立てられたコネクタ１は、相手方のコネクタ２と嵌合して、自動車に配索されるワイヤハーネスを構成する。

本実施形態によれば、アース部２０がＩＣチップ１７が重ねられる素子載置部２３とこの素子載置部２３の外縁に連なってＺＤ１８と接続される複数の外縁接続部２４とを備えているので、ＩＣチップ１７を取り付けるための半田２６が素子載置部２３の全体を覆うほど広がっても、ＺＤ１８を外縁接続部２４に接続することができる。このために、アース部２０の素子載置部２３の大きさを小型化でき、アース部２０即ちコネクタ１の小型化を図ることができる。

また、アース部２０が素子載置部２３とこの素子載置部２３の外縁に連なった外縁接続部２４とを備えているので、素子載置部２３の外縁から外縁接続部２４が外方向に突出した格好となっている。このために、樹脂封止体１９内において、外縁接続部２４が当該樹脂封止体１９内に食い込んだ状態となる。樹脂封止体１９を構成する合成樹脂とアース部２０を構成する金属の線膨張係数が異なっていても、自動車に搭載された際に繰り返し振動や温度変化が作用する環境下であっても、樹脂封止体１９内に食い込んだ外縁接続部２４により当該樹脂封止体１９とアース部２０とがはがれ難くなり、これらの間に隙間が生じることを防止できる。

特に、金属からなるリードフレーム１４のみにＩＣチップ１７やＺＤ１８を取り付けるためにリフロー炉内に出し入れする際や、金属からなるリードフレーム１４の周りに樹脂封止体１９を成型する際に、リードフレーム１４及び当該リードフレーム１４の周りの樹脂封止体１９の温度が急激に変化する際にも、前述した外縁接続部２４が樹脂封止体１９内に食い込んでいるので、これらがはがれ難くなっている。

互いに隣り合うパターン部２１の帯状部２７の一方の縁に連なった素子取付部２８が互いに帯状部２７の長手方向に位置がずれて配置されているので、これらの互いに隣り合うパターン部２１の帯状部２７の間隔を狭くすることができる。したがって、パターン部２１の高密度化を図ることができ、制御回路パッケージ６即ちコネクタ１の小型化を図ることができる。

なお、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

６ 制御回路パッケージ（回路モジュール）
１７ ＩＣチップ（回路素子）
１８ ＺＤ（保護素子）
１９ 樹脂封止体（絶縁部）
２０ アース部
２１ パターン部
２３ 素子載置部
２４ 外縁接続部
２７ 帯状部
２７ａ 一端部
２８ 素子取付部

Claims (2)

1. 回路素子を取り付けたアース部と、前記アース部の周りに複数設けられかつ前記回路素子と接続される複数の導電性のパターン部と、それぞれの前記パターン部と前記アース部とに接続した保護素子と、前記回路素子と前記アース部と前記複数のパターン部の前記アース部寄りの一端部を少なくとも埋設した絶縁部と、を備えた回路モジュールにおいて、
   前記アース部は、前記回路素子が重ねられる素子載置部と、前記素子載置部の外縁に連なっているとともに前記保護素子と接続される複数の外縁接続部と、を備えたことを特徴とする回路モジュール。
2. 前記パターン部は、前記素子載置部から離れる方向に帯状に延在した帯状部と、前記帯状部の前記素子載置部寄りの一端部に設けられかつ当該帯状部の一方の縁に連なって前記保護素子が重ねられて当該保護素子が取り付けられる素子取付部と、を備え、
   複数のパターン部のうちの互いに隣り合うパターン部の前記素子取付部が前記帯状部の長手方向に互いに位置がずれた位置に配置されていることを特徴とする請求項１記載の回路モジュール。

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