JP2014506395A - 成形体を有する電子ユニットを製造する方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、少なくとも１つの電子コンポーネント（３，４）と、この電子コンポーネント（３，４）を少なくとも部分的に包囲する成形体（２）とを有する電子ユニット（１）を製造する方法に関しており、この方法は、つぎのステップを有する。すなわち、
少なくとも１つの電子コンポーネント（３，４）を、閉じられていないツール型枠（１０）に入れるステップと、
第１成形材料（２１）および第２成形材料（２２）を上記成形ツール（１０）の空所（１３）に供給するステップとを有しており、上記の第１成形材料は、第２成形材料とは異なり、
上記の方法はさらに成形ツール（１０）を閉じるステップを有しており、この成型ツール（１０）を閉じるステップを上記の第１成形材料（２１）および第２成形材料（２２）を供給する前または同時に行なう。

Description

従来の技術
本発明は、成形体を有する電子ユニットを製造する方法ならびにこのような電子ユニットに関する。

成形体を有する電子ユニットはこれまでつぎのようなものが公知である。すなわち、例えば装着済みプリント基板またはセンサなどのような電子ユニットが、リードフレームまたはセラミック基板上で、成形材料からなる成形体によって部分的または完全に包囲されているものが公知である。完全に包囲される電子ユニットでは、電気コンタクト素子は、上記の成形体の外側面まで導かれている。公知の電子ユニットでは、電子ユニットを埋め込むためにただ１つの成形材料しか使用されないため、確かに１つのステップにおいて比較的迅速に製造できるが、例えば種々異なる量の熱を発生する種々異なる電子ユニットへの適合化を行うことはできなかったのである。したがって簡単かつコスト的に有利な電子ユニットの製造方法、ならびに、電子ユニットの種々異なる要求に対応する電子ユニットを提供することができればこれは望ましいことである。

発明の開示
これに対して請求項１の特徴的構成を有する本発明の電子ユニットであって、少なくとも１つの電子コンポーネントと、この電子コンポーネントを少なくとも部分的に包囲する成形体とを有する電子ユニットを製造するための方法は、種々異なる電子コンポーネントの固有の要求に応じて選択することの可能な２つまたはそれ以上の成形材料を使用できるという利点を有する。ここでは殊に、上記の少なくとも１つの電子素子が少なくとも部分的に、有利には完全に第１の成形材料によって包囲されるようにする。さらに、有利には上記の第１成形材料によって包囲されていない少なくとも１つの電子素子の領域が、少なくとも部分的に、有利には完全に第２成形材料および／または別の成形材料によって包囲されるようにする。また択一的または付加的には、別の電子素子が少なくとも部分的に、有利には完全に第２成形材料および／または別の成形材料によって包囲されるようにする。「包囲する」とは、殊に各成形材料が各電子素子に直接接触することを意味する。成形体を形成するために上記の２つまたはそれ以上の成形材料を局所的に分散させて配置することにより、各電子素子は、例えば熱、膨張、機械的負荷などについてのその固有の要求に依存して、これに対して調整した成形材料によって包囲されることが保証される。この際に本発明による方法は極めて経済的なままに留まっており、殊に多くの生産個数に対しても有利である。本発明による方法には、閉じられていない成形ツールに１つまたは複数の電子コンポーネントを挿入するステップと、この成形ツールの空所に少なくとも２つの異なる成形材料を供給するステップと、この成形ツールを閉じるステップとが含まれている。この成形ツールは、上記の成形材料を供給する前またはこれと同時に閉じることができる。ここでは、上記の成形ツールを閉じるのと成形材料の供給とを同時に行う際には、成形材料が成形ツールから出ることがないようにすることに注意しなければならないことを述べておく。上記の電子コンポーネントは有利にはプリント基板またはリードフレームまたはセラミック基板であり、その上には、例えば、センサ、チップ、ＩＣ、パワートランジスタ、コンデンサ、コイル、抵抗などの別の種々異なる電子コンポーネントを配置することができる。本発明による方法は、車両用制御装置または別の車両用電子ユニットを製造するのに殊に有利に使用される。

従属請求項には本発明の殊に有利な発展形態が示されている。

種々異なる成形材料を殊に迅速に上記の成形ツールに充填できるようにするため、複数の成形材料を有利には同時に供給する。

殊に有利には第１成形材料を第１圧力ピストンによって、また第２成形材料を第２圧力ピストンによって供給する。

上記の成形材料の混合を回避するため、有利には分離素子を設ける。この分離素子は、電子コンポーネントに接するかまたは例えば接着、溶接または半田付けによって電子コンポーネントに固定されており、この分離素子は、上記の成形ツールのツール壁部と共に、この成形ツール内の空所を分割する。したがって分離素子により、電子コンポーネントおよびツール壁部における密閉が行われるため、成形体を構成する成形材料を明確に定めて分離することが可能になる。これにより、例えば第１電子素子は、第１成形材料によって成形体の外側領域まで完全に包囲され、第１成形材料は分離素子に接する。さらに、例えば別の電子素子は第２成形材料によって成形体の外側領域まで包囲される。第２成形材料は、上記の１つの分離素子により、第１成形材料から分離される。これらの分離素子は有利にはプラスチック製である。

本発明の別の有利な実施形態によれば、上記の空所に供給される成形材料をガイドするためのガイド素子が設けられる。これらのガイド素子は、上の成形ツールにおよび／または電子コンポーネントに、および／または固定されていない挿入部分として設けられている。これらのガイド素子により、供給される成形ペーストの流れをガイドすることができるため、例えば、上記の成形体の所望の部分領域において２つの成形材料を所期のように混合させることができる。これにより、成形過程中に純粋な２つの成形材料を混合することにより、種々異なる特性を有する第３成形材料を作製する別の可能性が得られるのである。

上の成形ツールの空所を殊に高速かつ均一に充填するため、第１および第２成形材料は有利には、互いに反対側から上記の成形ツールに供給される。

成形材料として有利には、殊にその固有弾性率が異なるなどの材料特性の異なるプラスチックを使用する。

さらに本発明は、例えば車両用電子制御装置のような電子ユニットに関しており、この電子ユニットには、少なくとも１つの電子コンポーネント、例えば種々異なる電子コンポーネント（例えばチップ）を有するプリント基板と、電子コンポーネントを少なくとも部分的に包囲する成形体とを有する。この成形体は、相異なる少なくとも２つの成形材料から作製される。殊に上記の少なくとも１つの電子素子は、少なくとも部分的に、有利には完全に第１成形材料によって包囲される。さらに第１成形材料によって包囲されない上記の少なくとも１つの電子素子の領域は、少なくとも部分的に、有利に完全に上記の第２成形材料および／または別の成形材料によって包囲される。有利には択一的または付加的に別の電子素子が、少なくとも部分的に、有利には完全に第２成形材料および／または別の成形材料によって包囲される。これにより、各成形材料を選択することにより、種々異なる電子コンポーネントの固有の状況に個別の適合化を行なうことができる。

有利には本発明による電子ユニットにはさらに少なくとも１つの分離素子が含まれており，この分離素子は、上記の成形体に配置されており、第１成形材料を第２成形材料から分離する。これにより、上記の成形材料が混ざり合うことなく、２つの成形材料を厳密に分離することができる。殊に有利には上記の分離素子は、電子コンポーネントに直接配置されるかまたは択一的に分離素子はまさに電子素子そのものである。

本発明の別の有利な実施形態によれば、本発明による電子ユニットには有利には少なくとも１つのガイド素子が含まれており、このガイド素子は上記の成形体に配置される。このガイド素子は、上記の成形体を作製する際に、供給される成形材料の流れをガイドするために使用される。このガイド素子は一方では上の成形ツールにおける成形材料のガイドを定めることができ、他方では複数の材料の流れを相応にガイドすることにより、相異なる２つの成形材料を所期のように混ぜ合わせることもできる。このガイド素子は有利にはプラスチックから作製される。

以下では、添付の図面を参照して本発明の有利な実施例を詳しく説明する。

本発明の第１実施例による電子ユニットの概略断面図である。 図１のユニットを作製するためのツール構造の概略断面図である。 電子コンポーネントが挿入された、本発明の第２実施例による電子コンポーネントを作製するための成形ツールの概略平面図である。 図３の線III−IIIに沿った概略断面図である。 成形材料の供給を示す、図３に相応する概略平面図である。 図５の線VI−VIに沿った概略断面図である。

本発明の有利な実施形態
以下では、図１および２を参照して、本発明の第１の有利な実施例による方法ならびに電子ユニット１を詳しく説明する。

図１からわかるようにこの電子ユニットは、成形体２と、多数の電子コンポーネント、例えばプリント基板３と、このプリント基板に配置される多数の電子素子４とを有している。さらに２つの導体端子５が電子コンポーネント１から引き出されている。

第１実施例の成形体２は、第１成形材料２１および第２成形材料２２によって作製される。これらの成形材料は、例えば可塑特性の異なる相異なるプラスチックである。さらに電子ユニット１にはプラスチックから作製される分離素子６が含まれており、この分離素子は、プリント基板３に接触し、成形体２の外側にまで突き出ており、第１成形材料２１と第２成形材料２２との間を厳密に分離している。

さらにここにはガイド素子７が設けられており、このガイド素子はプリント基板２に配置されてはいるが、成形体の外側に向かって突き出てはいない。ガイド素子７は、供給されかつ流動する成形材料をガイドするために使用される。ここには成形体２の表面側を向いた側に混合領域２３が生じており、この混合領域では、第１成形材料と第２成形材料とが混ざり合う。ガイド素子７の構成に応じて、２つの成形材料２１および２２のこの混ざり具合は強くも弱くもなる。したがってガイド素子７による第１および第２成形材料の混合により、相異なる特性を有する第３成形材料が成形過程中に形成されるのである。

まとめるとこの具体的な例において、プリント基板３の下側面から分離素子３までおよび成形体２の下側の外側面までの領域と、２つの電子素子４を含むプリント基板３の上側面からガイド素子７ないしは混合領域２３および成形体２の上側の外側面までの領域とは、第１成形材料２１によって包囲されるのである。さらに分離素子６から成形体２の下側の外側面までのプリント基板３の下側の別の領域と、電子素子４を含むプリント基板３の上側面の領域とは、ガイド素子７ないしは混合領域２３から成形体２の上側の外側面まで第２成形材料２２によって包囲されるのである。

図２には電子ユニット１の製造が説明されている。図２からわかるように電子素子４が取り付けられたプリント基板３は、成形ツール１０の成形ツール第１半分部分１１と、成形ツール第２半分部分１２との間に設けられている空所１３に入れられる。第１成形材料２１および第２成形材料２２はそれぞれピストン１８，１９により、リザーブ室１６，１７から流路１４，１５を介して空所１３に供給される。

分離素子６は、プリント基板３とツール壁部１２ａとの間に挿入部分として挿入できるか、または分離素子６は、プリント基板３または第２成形ツール半分部分１２に固定に設けられる。ガイド素子７も同様に挿入部分とすることも可能であるか、または択一的にガイド素子７は、例えば接着によってプリント基板３に固定される。

本発明による方法では、最初に２つの成形ツール半分部分１１，１２を閉じ、第１成形材料２１および第２成形材料２１を空所１３に供給するように行うことが可能である。択一的には２つの成形ツール半分部分１１，１２を閉じる過程の開始と共に２つのピストン１８，１９を動かして、成形ツール１０を閉じる過程の開始と同時に空所１３への第１成形材料２１および第２成形材料２２の供給が始まるようにすることも可能である。最後の択一的な実施形態では単に、上記の成形ツールを完全に閉じる前にすでに供給された成形材料が、上記の空所の境界を越えて出ないようにすることだけに注意すればよい。

以下では図３から６を参照して電子素子およびその製造方法を本発明の第２実施例にしたがって説明する。ここで同じ部分または同じ機能を有する部分は第１実施例と同じ参照符号で示されている。

第２実施例には、付加的にさらに第３成形材料２３が使用される電子ユニットならびに方法が示されている。したがってこのようにして製造される電子ユニットは、上記の３つの成形材料の材料特性に相応した相異なる３つの特性を備えた成形体を有するのである。図３および４には、プリント基板３およびチップ４などのような電子コンポーネントがツール１０に挿入されている状態が示されている。これによってプリント基板３の上側および下側に複数の空所１３が生じており、これらの空所は、外周において互いに接続されている。プリント基板３にはさらに分離素子６が配置されており、この分離素子は、この実施例においてプリント基板３の上側および下側に設けられている。さらにプリント基板３ないしはチップ４には、周りを取り巻く閉じた第３の分離素子６０が配置されており、この分離素子は、チップ４の１つの部分領域を覆っている。これによって別の空所３０が得られる。第３分離素子６０は周囲が閉じられているため、図６からわかるように、成形材料が充填されないままの空所３０が後の段階のコンポーネントに生じる。

さらに本発明ではガイド素子７が設けられており、このガイド素子は、殊に図３からわかるように、守備軍掩蔽用凸壁状の冠形状を有する。これにより、第２成形材料２２と第３成形材料２４とをガイド素子７の領域において部分的に混ぜることができる。ガイド素子７は、また成形材料用の注ぎ口開口部の位置決めと相互作用することにより、殊に成形体ペーストの流れの前線にも影響を及ぼす。図５では複数の細い線で、空所１３を充填した際の流れの線がそれぞれ示されている。第１成形材料２１に対しては、全部で７つの流れの線ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇが書き込まれている。第２成形材料２２に対しては、５つの流れの線ａ２，ｂ２，ｃ２，ｄ２およびｅ２が書き込まれている。第３成形材料２４に対して８つの流れの線ａ３，ｂ３，ｃ３，ｄ３，ｅ３，ｆ３，ｇ３およびｈ３が書き込まれている。平面図において角張った形をしたガイド素子７の形状により、第２成形材料２２が、注ぎ口開口部とガイド素子７との間の領域を充填することが保証され、ここではガイド素子７の守備軍掩蔽用の凸壁の領域において、第３成形材料２４との混合が行われる。その他の点においてこの実施例は、上で説明した実施例に相応するため、上記の説明を参照することができる。

上記のように本発明では、上記の２つの実施例で説明したように、複数の成形材料から製造される電子ユニットを製造する方法が提供される。ここでは材料を選択することにより、および／または、分離素子６を配置構成することにより、殊に成形材料のない領域を形成するために完全に閉じられた分離素子を配置構成することにより、および／または、ガイド素子７を使用することにより、個々の電子コンポーネントの固有の特性に合わせて固有の成形体２を作製することができる。ここでは電子コンポーネントの部分的な埋め込みも、完全なカプセリングも共に可能である。本発明は殊に有利には、車両用の電子ユニット、例えば制御装置、センサその他用の電子ユニットに関連して使用される。

Claims (10)

1. 少なくとも１つの電子コンポーネント（３，４）と、該電子コンポーネント（３，４）を少なくとも部分的に包囲する成形体（２）とを有する電子ユニット（１）を製造する方法において、
   − 少なくとも１つの電子コンポーネント（３，４）を、閉じられていないツール型枠（１０）に入れるステップと、
   − 第１成形材料（２１）および第２成形材料（２２）を前記成形ツール（１０）の空所（１３）に供給するステップであって、前記第１成形材料は、前記第２成形材料とは異なる成形材料であるステップと、
   − 前記成形ツール（１０）を閉じるステップとを有しており、
   − 前記成形ツール（１０）を閉じるステップを、前記第１成形材料（２１）および前記第２成形材料（２２）を供給するステップの前または同時に行なう、
   ことを特徴とする方法。
2. 請求項１に記載の方法において、
   前記第１成形材料（２１）および前記第２成形材料（２２）を同時に供給する、
   ことを特徴とする方法。
3. 請求項１または２に記載の方法において、
   前記第１成形材料（２１）を第１ピストン（１８）により、前記第２成形材料（２２）を第２ピストン（１９）によって供給する、
   ことを特徴とする方法。
4. 請求項１から３までのいずれか１項に記載の方法において、
   前記電子コンポーネント（３，４）に接触するかまたは当該電子コンポーネント（３，４）に固定される分離素子（６）が設けられており、該分離素子（６）は、ツール壁部（１２ａ）と共に前記成形ツール（１０）における前記空所（１３）を分割する、
   ことを特徴とする方法。
5. 請求項１から４までのいずれか１項に記載の方法において、
   前記空所（１３）において供給される前記成形材料をガイドするためのガイド素子（７）が設けられており、該ガイド素子（７）は、挿入部分として設けられている、および／または、前記ツールに固定されている、および／または、前記電子コンポーネントに固定されている、
   ことを特徴とする方法。
6. 請求項１から５までのいずれか１項に記載の方法において、
   前記第１成形材料（２１）および前記第２成形材料（２２）を互いに反対側から前記ツール（１０）に供給する、
   ことを特徴とする方法。
7. 少なくとも１つの電子コンポーネント（３，４）と、該電子コンポーネント（３，４）を少なくとも部分的に包囲する成形体（２）とを含む電子ユニットにおいて、
   前記成形体（２）には少なくとも１つの第１成形材料（２１）と第２成形材料（２２）とが含まれており、前記第１成形材料（２１）は前記第２成形材料（２２）とは異なる材料である、
   ことを特徴とする電子ユニット。
8. 請求項７に記載のユニットにおいて、
   前記成形体（２）に配置されており、かつ、前記第１成形材料（２１）を前記第２成形材料（２２）から分離する少なくとも１つの分離素子（６）がさらに含まれている、
   ことを特徴とするユニット。
9. 請求項８に記載のユニットにおいて、
   前記分離素子は、電子コンポーネントであるか、または当該分離素子（６）は、前記成形体（２）において空所（３０）を構成するため、周りを取り巻いて閉じられて形成されている、
   ことを特徴とするユニット。
10. 請求項７から９までのいずれか１項に記載のユニットにおいて、
    さらに、前記成形体（２）に配置される少なくとも１つのガイド素子（７）が含まれており、該ガイド素子（７）は、前記成形ツール（１０）の空所（１３）において成形材料をガイドしたものである、
    ことを特徴とするユニット。

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