JP2019016689A - 電子制御装置及び同製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板の大型化を抑制しつつ、振動及び水や薬品および塵埃等から電子部品を保護することのできる電子制御装置を提供すること。
【解決手段】電子制御装置（１０）の基板（２０）を包む包囲部（１１）は、基板（２０）の一面（２１）のみを覆っているカバー部材（５０）と、基板（２０）の他面（２２）を覆っている樹脂部材（６０）と、からなる。樹脂部材（６０）は、基板（２０）の他面（２２）に密着して電子部品（３４,４１）を封止していると共に、カバー部材（５０）及び基板（２０）を一体的に接合している。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板が封止された電子制御装置及び同製造方法に関する。

電子制御装置は、通常、基板に電子部品が実装されて構成されている。電子部品や基板を保護するために、電子部品が実装された基板は、例えば、ケースに収納される。このような電子制御装置に関する従来技術として特許文献１及び特許文献２に開示される技術がある。

特許文献１に開示された電子制御装置は、両面に電子部品が実装されている基板と、基板の一面を覆っている第１のカバー部材と、基板の他面を覆っている第２のカバー部材と、からなる。

第１のカバー部材の端部には、棒状の端子が取付けられている。この端子は基板の端部に空けられた穴に差し込まれ、基板は第１のカバー部材に支持される。第２のカバー部材の中央には、基板に向けて突出する突出部が形成されている。突出部の先端は基板の中央の部位に当接し基板は第２のカバー部材にも支持される。さらに、第１のカバー部材の縁と、第２のカバー部材の縁とは、防水性の接着剤により接着されている。

特許文献２に開示された電子制御装置は、基板の一面に電子部品が実装され、これらの基板及び電子部品が第１のカバー部材及び第２のカバー部材によって覆われてなる。第１のカバー部材は、電子部品の上方を覆っており、第２のカバー部材は、基板の他面に密着している。

特開２０１５−２２０１５３号公報 特開２００８−４１７１８号公報

ところで、特許文献１に開示された発明では、基板は、端部及び中央の部位のみが支持されている。そのため、基板と第１のケースの間、基板と第２のケースの間にはいずれも隙間がある。電子制御装置が車両に搭載された場合、車両の走行時に生じる振動が基板に伝わる。基板が振動すると、基板のみならず基板に実装された電子部品も振動の影響を受ける。

さらに、基板と第１のケース，第２のケースの間に隙間があると、ケース内に水や薬品および塵埃等が侵入する虞がある。

一方、特許文献２に開示された発明では、基板の他面は、第２のケースに密着している。このため、振動から受ける影響を和らげることができる。しかし、基板の他面に電子部品が実装できなくなるため、基板を大型化せざるを得ない。

本発明は、基板の大型化を抑制しつつ、振動及び水から電子部品を保護することのできる電子制御装置の提供を課題とする。

請求項１による発明によれば、両面に電子部品が実装されている基板と、この基板を包む包囲部と、を有する電子制御装置において、
前記包囲部は、前記基板の一面のみを覆っているカバー部材と、前記基板の他面を覆っている樹脂部材と、からなり、
前記樹脂部材は、前記他面に密着して前記電子部品を封止していると共に、前記カバー部材及び前記基板を一体的に接合していることを特徴とする電子制御装置が提供される。

請求項２に記載のごとく、好ましくは、前記基板の厚み方向を基準として、前記電子部品のなかで最も寸法の長い長尺電子部品は、前記他面に実装されている。

請求項３に記載のごとく、好ましくは、前記カバー部材は、前記基板に接続されるリード端子を保持するコネクタ部を有し、
このコネクタ部は、前記カバー部材に一体的に形成されている。

請求項４による発明によれば、両面に電子部品が実装されている基板と、この基板の一面のみを覆うカバー部材と、前記基板の他面に形成される樹脂の原料である樹脂原料と、この樹脂原料を成形する型と、を準備する準備工程と、
前記基板の一面に前記カバー部材を仮組みして、カバー付き基板を得る仮組工程と、
前記金型に前記樹脂原料を投入する投入工程と、
前記カバー部材が仮組みされた前記基板の他面に、前記電子部品を覆うように前記樹脂原料によりモールド成型を施し、前記カバー部材及び前記基板が一体的に接合された電子制御装置を得る成型工程と、を有することを特徴とする電子制御装置の製造方法が提供される。

請求項１に係る発明では、基板を包む包囲部は、基板の一面のみを覆っているカバー部材と、基板の他面を覆っている樹脂部材と、からなる。この樹脂部材は、基板の他面に密着して電子部品を封止している。即ち、基板と樹脂部材との間の隙間は埋められ、基板全体が樹脂部材により支持されている。そのため、基板の振動が抑制され、水が基板及び電子部品へ付着することも抑制される。

さらに、樹脂部材は、カバー部材及び基板を一体的に接合している。即ち、樹脂部材は、基板のみならず、カバー部材にも密着している。そのため、基板は、カバー部材と樹脂部材に包まれ、基板及び電子部品はより確実に封止される。

さらに、電子部品は、両面に実装されているため、基板が大型化することを抑制できる。

以上から、本発明によれば、基板の大型化を抑制しつつ、振動及び水や薬品および塵埃等から電子部品を保護することのできる電子制御装置を提供することができる。

請求項２に係る発明では、基板の厚み方向を基準として、電子部品のなかで最も寸法の長い長尺電子部品は、他面に実装されている。即ち、長尺電子部品は、樹脂部材により封止される。そのため、電子部品のなかで最も寸法の長い長尺電子部品、例えば、電解コンデンサが他面に実装されると、カバー部材で覆われる基板の一面に実装される場合に比べて、電解コンデンサは基板に強固に固定できる。

請求項３に係る発明では、カバー部材は、基板に接続されるリード端子を保持するコネクタ部を有する。このコネクタ部は、カバー部材に一体的に形成されている。そのため、電子制御装置を構成する部品点数は、削減される。

請求項４に係る発明では、電子制御装置の製造方法は、カバー部材が仮組みされた基板の他面に、電子部品を覆うように樹脂原料によりモールド成型を施し、カバー部材及び基板が一体的に接合された電子制御装置を得る成型工程を有する。モールド成型により、樹脂部材が基板の他面に密着して電子部品を封止すると共に、カバー部材及び基板を一体的に接合する。そのため、基板の振動は抑制され、水や薬品および塵埃等が基板及び電子部品へ付着することを抑制できる。

本発明の実施例１による電子制御装置の断面図である。 図１に示された電子制御装置を得る工程の前半を説明する図である。 図１に示された電子制御装置を得る工程の後半を説明する図である。 本発明の実施例２による電子制御装置の断面図である。

本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図中Ｆｒは前、Ｒｒは後、Ｕｐは上、Ｄｎは下を示している。
＜実施例１＞

図１（ａ）を参照する。図１には、本発明の実施例１による電子制御装置１０が示されている。この電子制御装置１０は、例えば、車両に搭載される。電子制御装置１０は、両面に電子部品３１,３４,４１が実装されている基板２０と、この基板２０を包む包囲部１１と、を有する。

基板２０の上面２１（一面２１）には、ＱＦＰ（Quad Flat Package）型の第１のIC装置３１（電子部品３１）が取付けられている。この第１のIC装置３１は、半導体チップを封止する薄板状のパッケージ３２と、このパッケージ３２から側方に突出する多数のリード３３と、からなる。リード３３の一端は、パッケージ３２の内部で半導体チップと電気的に接続している。

同様に、基板２０の下面２２（他面２２）には、ＱＦＰ（Quad Flat Package）型の第２のIC装置３４（電子部品３４）が取付けられている。第２のIC装置３４も、パッケージ３５と、リード３６と、を有する。

さらに、基板２０の下面２２には、電解コンデンサ４１（電子部品４１）が実装されている。この電解コンデンサ４１は、コンデンサ素子を包む底付き円筒状のアルミケース４２と、アルミケース４２と共にコンデンサ素子を封止する封口材４３と、を有する。

基板２０の厚み方向（上下方向）を基準として、電解コンデンサ４１の高さＨ１は、第１のIC装置３１の高さＨ２、第２のIC装置３４の高さＨ３よりも高い。即ち、電解コンデンサ４１は、基板２０に実装される電子部品のなかで最も寸法の長い長尺電子部品といえる。

第１のIC装置３１、第２のIC装置３４、電解コンデンサ４１が実装された基板２０を包む包囲部１１は、基板２０の上面２１のみを覆っているカバー部材５０と、基板２０の下面２２を覆っている樹脂部材６０と、からなる。

カバー部材５０は、第１のIC装置３１を覆う本体部５１と、この本体部５１の後端から後方に延びる第１のフランジ部７０と、本体部５１の前端から前方に延びる第２のフランジ部８０と、からなる。

カバー部材５０には、基板２０に接続される２つのコネクタ端子４５,４５を保持するコネクタ部５２が一体的に形成されている。コネクタ部５２は、第２のフランジ部８０の上方に設けられる

第１のフランジ部７０は、基板２０の後端部２３の上部に当接する第１の当接部７１と、この第１の当接部７１から後方に延びる第１の延出部７２と、この第１の延出部７２から下方に突出する第１の突出部７３と、からなる。

同様に、第２のフランジ部８０は、基板２０の前端部２４の上部に当接する第２の当接部８１と、この第２の当接部８１から前方に延びる第２の延出部８２と、この第２の延出部８２から下方に突出する第２の突出部８３と、からなる。

基板２０は、第１のフランジ部７０と第２のフランジ部８０を含む部位が基板２０を囲むように、配置されている。

樹脂部材６０は、基板２０の他面に密着して第２のIC装置３４、電解コンデンサ４１を封止していると共に、カバー部材５０及び基板２０を一体的に接合している。

詳細には、樹脂部材６０は、基板２０の他面に密着して第２のIC装置３４及び電解コンデンサ４１を封止する封止部６１と、この封止部６１の後部に形成された第１の接合部６２と、封止部６１の前部に形成された第２の接合部６３と、からなる。

第１の接合部６２は、基板２０の後端部２３と第１のフランジ部７０とを一体的に接合している。第２の接合部６３は、基板２０の後端部２４と第２のフランジ部８０とを一体的に接合している。

第１の接合部６２は、上方に凸となる第１の凸部６４が形成されている。同様に、第２の接合部６３には、上方に凸となる第２の凸部６５が形成されている。

図１（ｂ）を参照する。基板２０の前端部２４と第２の突出部８３は、離れている。第２の凸部６５は、基板２０の前端部２４と、第２の突出部８３と、第２の延出部８２に接合している。同様に、基板２０の後端部２３と第１の突出部７３は、離れている。第１の凸部６４は、基板２０の後端部２３と、第１の突出部７３と、第１の延出部７２に接合している。

図２、図３を参照する。次に、この電子制御装置１０の製造方法について説明する。

図２（ａ）を参照する。はじめに、両面に電子部品３１,３４,４１が実装されている基板２０と、この基板２０の上面２１のみを覆うカバー部材５０と、基板２０の下面２２に形成される樹脂部材６０（図３（ｃ）参照）の原料である樹脂原料１３と、この樹脂原料１３を成形する金型１４と、を準備する（準備工程）。

基板２０は、両面基板２０であり、例えば、ガラスクロスにエポキシ樹脂を含浸させた基材と、この基材の両面に設けられた導体パターンと、からなる。

基板２０の上面２１には、第１のIC装置３１を実装する。基板２０の下面２２には、第２のIC装置３４、電解コンデンサ４１を実装する。

なお、基板２０に実装される部品は、これらの部品に限られない。例えば、抵抗器、トランジスタ、ダイオード等を実装してもよい。さらに、電解コンデンサ４１は、基板２０の上面２１に実装しても良い。

第１のIC装置３１、第２のIC装置３４は、表面実装型である。IC装置３１,３４を基板２０に載置し、はんだにより、リードを基板２０の上面２１のランドに固定させる。同様に、電解コンデンサ４１も、表面実装型である。

カバー部材５０は、例えば、PBT（ポリブチレンテレフタレート）の樹脂で成形される。コネクタ端子４５，４５は、インサート成形によりカバー部材５０に保持されている。即ち、カバー部材５０を成型する金型にコネクタ端子４５，４５を載置させ、原料を流し込んでカバー部材５０を成形する。

樹脂原料１３は、半導体封止用のエポキシ樹脂を準備する。

図２（ｂ）を参照する。次に、基板２０の上面２１にカバー部材５０を仮組みして、カバー付き基板２０を得る（仮組工程）。例えば、コネクタ端子４５，４５を、基板２０のスルーホール２６,２６に差し込み、はんだ付けをする。なお、基板２０の後端部２３、前端部２４をカバー部材５０に接着させてもよい。

図２（ｃ）を参照する。次に、金型１４にエポキシ樹脂（樹脂原料１３）を投入する（投入工程）。金型１４には、樹脂原料１３を加熱させるためのヒータが内蔵されている。カバー付き基板２５の下面２２に形成される樹脂部材６０（図３（ｃ）参照）の離型性を高めるために、予め、離型剤を金型１４に塗布するか、離型フィルムを金型１４に貼り付けてもよい。

図３（ａ）を参照する。次に、樹脂原料１３が投入された金型１４の上方に、カバー付き基板２５が位置するように、カバー付き基板２０を保持する。

図３（ｂ）を参照する。次に、カバー部材５０が仮組みされた基板２０の下面２２に、第２のIC装置３４、電解コンデンサ４１を覆うようにコンプレッションモールド成形を施す（成形工程）。詳細には、カバー付き基板２０を、金型１４に架け渡されるように載置する。カバー部材５０の第１のフランジ部７０、第２のフランジ部８０は、金型１４の上部に当接する。

このとき、基板２０の下面２２は、樹脂原料１３に接触すると共に、第２のIC装置３４、電解コンデンサ４１は、樹脂原料１３のなかに埋もれる。さらに、第１の突出部７３と基板２０の後端部２３との間は、樹脂原料１３で埋まる。同様に、第２の突出部８３と基板２０の前端部２４との間は、樹脂原料１３で埋まる。

金型１４の加熱によるエポキシ樹脂の硬化条件は、例えば、１５０℃、５分とする。

図３（ｃ）を参照する。最後に、離型工程として、電子制御装置１０を金型１４から取り出して、電子制御装置１０を得る。これにより、電子制御装置１０が製造される。

次に、本発明の効果について説明する。

図１を参照する。基板２０を包む包囲部１１は、基板２０の上面２１のみを覆っているカバー部材５０と、基板２０の下面２２を覆っている樹脂部材６０と、からなる。この樹脂部材６０は、基板２０の下面２２に密着して電子部品３４,４１を封止している。即ち、基板２０と樹脂部材６０との間の隙間は埋められ、基板２０全体が樹脂部材６０により支持されている。そのため、基板２０の振動が抑制され、水が基板２０及び電子部品３４,４１へ付着することも抑制される。

さらに、樹脂部材６０は、カバー部材５０及び基板２０を一体的に接合している。即ち、樹脂部材６０は、基板２０のみならず、カバー部材５０にも密着している。そのため、基板２０は、カバー部材５０と樹脂部材６０に包まれ、基板２０及び電子部品３４,４１はより確実に封止される。

特に、樹脂部材６０は、第１の凸部６４、第２の凸部６５を有する。これら、第１の凸部６４、第２の凸部６５は、基板２０とカバー部材５０との間に侵入するように形成されている。そのため、樹脂部材６０は、より確実に基板２０及びカバー部材５０を接合する。

さらに、電子部品３１,３４,４１は、両面に実装されているため、基板２０が大型化することを抑制できる。

以上から、本発明によれば、基板２０の大型化を抑制しつつ、振動及び水から電子部品３４,４１品を保護することのできる電子制御装置１０を提供することができる。

加えて、基板２０の厚み方向を基準として、最も高い電解コンデンサ４１は、下面２２に実装されている。即ち、電解コンデンサ４１は、樹脂部材６０で封止される。カバー部材５０で覆われる基板２０の上面２１に実装される場合と比べると、電解コンデンサ４１は基板２０に強固に固定できる。

加えて、コネクタ部５２は、カバー部材５０に一体的に形成されている。そのため、電子制御装置１０を構成する部品点数は、削減される。

加えて、樹脂部材６０は、エポキシ系樹脂を原料とする。汎用的な原料を採用することにより、電子制御装置１０を製造するコストは抑えられる

図３（ｂ）を参照する。電子制御装置１０の製造方法は、カバー部材５０が仮組みされた基板２０の下面２２に、第２のIC装置３４、電解コンデンサ４１を覆うようにコンプレッションモールド成型を施し電子制御装置１０を得る成型工程を有する。コンプレッションモールド成型により、樹脂部材６０が基板２０の下面２２に密着して第２のIC装置３４装置、電解コンデンサ４１を封止すると共に、カバー部材５０及び基板２０を一体的に接合する。そのため、基板２０の振動は抑制され、水が基板２０及び電子部品３４,４１へ付着することを抑制できる。

さらに、プランジャにより圧力がかけられた樹脂が金型内に射出されるトランスファーモールド成型と比べて、圧力を抑えて、電子部品及び基板２０を封止することができる。成型時の電子部品３４,４１及び基板２０への負荷も抑えられる。さらに、コンプレッションモールド成型では、樹脂が通過するゲート等がないため、原料のロスが少ない。
＜実施例２＞

次に、本発明の実施例２について説明する。実施例２による電子制御装置１０Ａでは、カバー部材５０Ａと、コネクタ部５２Ａは、別体として形成されている。その他の構成については、実施例１の電子制御装置１０と同様であり、符号を流用すると共に説明を省略する。

カバー部材５０Ａは、ダイカストによりアルミニウム合金で形成され、第１のIC装置３１を覆う本体部５１Ａと、この本体部５１の後端から後方に延びる第１のフランジ部７０と、本体部５１Ａの前端から前方に延びる第２のフランジ部８０と、からなる。

本体部５１Ａには、樹脂により形成されたコネクタ部５２Ａが取付けられている。詳細には、本体部５１Ａには、差込穴５３が空けられている。差込穴５３には、コネクタ部５２Ａの差込部５４が差し込まれている。差込部５４から露出しているコネクタ端子４５，４５は、差込穴５３を介して、基板２０に接続されている。本体部５１Ａとコネクタ部５２Ａとの間には、シール材５５が配置されている。

なお、本発明による電力変換装置は、ハイブリッド車両以外の車両の他、他の乗り物にも搭載することができる。即ち、本発明の作用及び効果を奏する限りにおいて、本発明は、実施例に限定されるものではない。

本発明の電力変換装置は、四輪車に好適である。

１０…電子制御装置
１１…包囲部
２０…基板
２１…上面（一面）
２２…下面（他面）
２３…後端部
２４…前端部
２５…カバー付き基板
３１…第１のIC装置（電子部品）
３４…第２のIC装置（電子部品）
４１…電解コンデンサ（電子部品）
５０…カバー部材
５１…本体部
５２…コネクタ部
６０…樹脂部材
６１…封止部
６２…第１の接合部
６３…第２の接合部
６４…第１の凸部
６５…第２の凸部
７０…第１のフランジ部
７１…第１の当接部
７２…第１の延出部
７３…第１の突出部
８０…第２のフランジ部
８１…第２の当接部
８２…第２の延出部
８３…第２の突出部

Claims (4)

1. 両面に電子部品が実装されている基板と、この基板を包む包囲部と、を有する電子制御装置において、
   前記包囲部は、前記基板の一面のみを覆っているカバー部材と、前記基板の他面を覆っている樹脂部材と、からなり、
   前記樹脂部材は、前記他面に密着して前記電子部品を封止していると共に、前記カバー部材及び前記基板を一体的に接合していることを特徴とする電子制御装置。
2. 前記基板の厚み方向を基準として、前記電子部品のなかで最も寸法の長い長尺電子部品は、前記他面に実装されていることを特徴とする請求項１に記載の電子制御装置。
3. 前記カバー部材は、前記基板に接続されるリード端子を保持するコネクタ部を有し、
   このコネクタ部は、前記カバー部材に一体的に形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電子制御装置。
4. 両面に電子部品が実装されている基板と、この基板の一面のみを覆うカバー部材と、前記基板の他面に形成される樹脂の原料である樹脂原料と、この樹脂原料を成形する型と、を準備する準備工程と、
   前記基板の一面に前記カバー部材を仮組みして、カバー付き基板を得る仮組工程と、
   前記金型に前記樹脂原料を投入する投入工程と、
   前記カバー部材が仮組みされた前記基板の他面に、前記電子部品を覆うように前記樹脂原料によりモールド成型を施し、前記カバー部材及び前記基板が一体的に接合された電子制御装置を得る成型工程と、を有することを特徴とする電子制御装置の製造方法。

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