JP3626499B2 - アクティブ電子装置の環境保護のためのシールされた電子パッケージ - Google Patents

Description

関連出願
この出願は1994年４月11日に出願されたアメリカ特許出願第08/226,149号の一部継続出願である1995年３月２日に出願されたアメリカ特許出願第08/397,600号の一部継続出願であり、その開示内容は全ての目的のために引用によってこの出願に完全に組み入れられている。
発明の技術分野
この発明はアクティブ電子装置のための環境保護に関する。更に具体的には、この発明は、アクティブ電子回路基板等のアセンブリの環境保護のためのシールされた電子パッケージに関する。特に、この発明は修理や改造のためにアクティブ電子回路基板にアクセスすることができる環境パッケージに関する。
発明の背景
従来、電話ネットワークにおける電子装置の大部分は中央局又は該中央局から離れたところに位置する幾つかの大きな電子施設に設置されている。これらの遠隔電子装置は電源から引き出される電力によって作動し、バッテリー電源によってバックアップされる。中央局の電子装置は、それらの適正な動作を保証するために、慎重に調整された温度及び湿度の環境で作動する。遠隔電子装置は通常、制御された環境の地下室、あるいはシステムによって放散される多量の熱によって室外の環境より高い温度に維持された容器の中に設置されている。
近年におけるデジタル信号処理の発展は新規で有能な電送システムを可能にしている。これらの新規なシステムの多くは、電話システムにおけるアクティブ電子構成要素を温度制御された中央局から一般環境に移動する必要性を生み出し、そこでは電子部品は温度、湿度及び環境汚染物資の広範囲の変動にさらされる。この新規な電送システムの完全な利点を得るためには、その遠隔電子装置を、中央のある地点から電送媒体を介して給電される非常に小さなユニットの中に配置することが望ましい。これらの電力の効率的なユニットは熱を殆ど発生せず、それらを乾燥状態に保持するのに必要な内部加熱装置が無いので、従来の場合よりもはるかに水分からの損害を受けやすい。この結果、これらの低熱アクティブ電子システムを環境的に保護する必要性が増加していた。
電話ネットワークに配置された典型的な小型の遠隔電子ユニットは、少ない工具を有し限定された管理下にある技術者によって設置される。これらの電子装置の寿命は20年と予測されている。これらのユニットは、比較的高価であり、また製造中及び現地から回収したときに修理可能であることが重要だからである。さらに、これらのシステムは、新規なネットワークの構築に要求される高いパフォーマンス／コスト比を引き出すために、多くの型式の部品を要求する。
環境的に強い電子部品は軍事及び自動車業界において存在する。軍事設備は、慎重に選択され特別に包装された部品が使用されるようになっており、それは高価なシールされた容器に配置される。使用される材料は大部分が、水分や汚染物質に対して不浸透性である金属やセラミックである。このような気密性の包装システムは大規模な商業的利用には高価である。自動車業界はポリマーポッティング（polymer potting）材料を使用してシールされた特別に選択された部品を使用するようになっている。これにより、ユニットを修理、回復して運転する能力を妨げている。これらのシールされたモジュールは、修理を必要としないような比較的小さくて高価でない電子システムを含むので、この業界ではポッティング材料の使用が受け入れられてきた。
これらの従来の解決手段は、制限された部品セット、よく監督されたメンテナンス要員、熱い環境、及び欠陥のあるユニットを修理するよりも廃棄する能力に依存しているので、限定された新規なテレコミュニケーションシステムには不十分である。
マイクロプロセッサ、ダイナミックランダムアクセスメモリ（DRAM）、及び／又は、抵抗、コンデンサ、トランス、回路保護装置、光電装置等の他の部品の組立体のようなアクティブ電子装置の工場と使用の間で、静電気や保護されなければならないその他の危険にさらされる。これは、その部品を導電性プラスチックチューブ、透明若しくは半透明プラスチック又はニッケル被膜プラスチック形のバッグの中でシールすることにより一般に対処されてきた。しかしながら、そのような装置すなわち電子装置は、動作時又は熱発生時のアクティブモードにおいて、分離した部品の修理や、回路基板又はその他の電子装置の再使用のために回路基板又はその他の電子装置への再突入及び接近を許容する環境保護システムの中で、オーバーヒートすることなく有効にシールすることができるという、完全な認識不足があった。本発明者らを代表するこの予期しない認識は、本発明に特有の要因になっている。
ゴムガスケットによってシールされたマルチピン電子コネクターが公知である。このようにシールされたコネクターは、当該コネクターが時々水しぶきにさらされるようなところ、あるいは乾燥熱が入手でき、頻繁なメンテナンスプログラム下にあるような状況で動作する。しかしながら、乾燥熱の無い状態に長期間さらされる状況では、このようにシールされたコネクターは、保温ポリマー材を通して水蒸気が伝達することにより、内部が湿ってくる。この水蒸気により、漏れや腐食が起こり、接続不良が生じる。弾性密封剤と組み合わされたバッフル障壁を使用することは、接続部の機械的撓み、又は接触部の表面の物理的性質に影響を与えることなく、漏れ流路を阻止するのにだけ有効である。驚くべきことに、この組み合わせは、たとえコネクターが多数回着脱されたとしても、有効に漏れを回避する。
発明の概要
本発明は、シールされたコネクターシステムと組み合わされた水蒸気バリヤを内部に含む、環境保護フレキシブルパッケージ材料によるアクティブ電子回路基板の環境シールに関し、電子回路基板をオーバーヒートすることなくなされる熱発生アクティブ動作中であっても電子回路基板を保護する。このシーリングシステムは電子回 路基板組み立てプロセスに何等衝撃を与えないし、電子回路基板に損傷を与えることなく何回も取り外したり、取り替えることができ、これにより電子回路基板の完全な修理ができる。また、本発明はアクティブ電子回路基 板が挿入され、該アクティブ電子回路基板の最終シーリングを単純化することができるシーリングアセンブリを製造する方法を提供する。シール及びパッケージにプラスチック材料を使用することにより、非気密パッケージが生み出される。プラスチック材料を通して拡散し得る水蒸気や他の有害な化学物質の潜在的な有害な効果は、パッケージの中に少量の乾燥剤又は吸収剤を選択的に含めることによって吸収することができる。このように、本発明は従来望まれた特徴をのみならず、好ましい実施例を読むことで当業者に明らかな多くの他の利益を与える。
【図面の簡単な説明】
図１は、アクティブ電子回路基板を挿入してシールすることができるシールされたピンアンドソケットマルチピンコネクターを備えた環境シールバッグを示す。
図２は、シールされた電子回路基板のパッケージのラミネート構造の実施例の断面図を示す。
図３は、従来のシールガスケットを備えたピンアンドソケットコネクターの断面図である。
図４は、バッフル構造と組み合わされた弾性シール剤を使用してシールされたピンアンドソケットコネクターの実施例の断面図である。
図4bは、阻止された漏れ流路を示す図４のピンアンドソケットコネクターの接続された断面図である。
図5a及び5bは、従来のワイヤラップDINコネクターに基づくシールされたピンアンドソケットコネクターアダプターの実施例の断面図を示す。
図６は、慣用コネクター構造に基づくシールされたピンアンドソケットコネクターアダプターの実施例の断面図を示す。
図７は、シーリングバリヤ構造を利用したシールされたカードエッジコネクターアダプターの断面図を示す。
図８は、部品取付のために直接接近することなく、電子回路基板をアダプターに取り付けるためのガイドアンドラッチシステムの実施例の斜視図である。
図９は、シールされた電子回路基板パッケージを機械的に保護する実施例を示す。
図10は、シールされたケーブルハーネスによって相互に接続された、幾つかのシールされた背面に組み立てられた、幾つかのシールされたアクティブ電子モジュールを示す。
図11は、さらに押しつぶされた抵抗バッグの実施例を使用してシールされたアクティブ電子モジュールを示す。
図12は、バッグを通して多量の熱を抽出する実施例を示す。
図13aと13bは、組立後の図12に示す部品、及び熱流路の断面図を示す。
図13cは、熱を除去するための代替実施例を示す。
図14aと14bは、シールされたマルチピンコネクターよりもむしろ、シールされたケーブルが接続に使用される、シールされたアクティブ電子モジュールの実施例を示す。
図15は、アクティブ電子回路基板を挿入し、カードエッジタイプのコネクターを使用してシールすることができる、環境的にシールされたバッグの実施例を示す。
図16、16a、16bは、カードエッジタイプコネクターを使用して電子回路基板のパッケージを環境的に保護されたバッグの中に挿入するための代替的実施例を示す。
図17は、リングタイプアダプターと２ピースのシート容器を使用した他の代替的実施例を示す。
図18は、地下で使用され、あるいは電子回路基板が長期間、水中に沈められるかもしれない時に使用される、改良されたパッケージシステムを示す。
好ましい実施例の説明
本発明の特に好ましい実施例は添付図面を参照してさらに明瞭に説明される。具体的には、図１は、完全なアクティブ電子回路基板（以下、単に電子基板という。）1000を受け入れることができる形状のシールされた本発 明の「包み」に相当するパッケージ１00を示す。もちろん、シールされたパッケージ100は、所望の形状の電子基板1000を受け入れることができるいかなる適切な形状をも有することができる。パッケージ100は、図示するように、互いに接着された分離したシート、又は折り畳まれた単一のシートで形成することができる。具体的には、シールされたパッケージ１00は、電子基板1000を受け入れるような寸法のチューブ状に形成された、湿気に感受性を示さない環境保護材料からなるシート10を有している。
チューブは、ラップ又はフィンシールのいずれかで作ることができる。シート１０は、長手方向の継ぎ目及びコネクターピン16を備えたアダプターモジュール18の回りに沿って、接着又は溶着のいずれかでシールされる。コネクターピン16は、本発明の「接続部材」であり、アダプターモジュール18を貫通し、アダプターモジュール18の内側と外側に突出している。
コネクターピン16は以下に説明する方法でアダプターモジュール18を貫通しているので、当該コネクターピン16の回りにはガス気密シールが構成されている。パッケージ１00の内側に突出するコネクターピン16は、電子ボード23のコネクター19と接続可能であり、パッケージ１00の外側に突出するコネクターピン16は、シールドコネクター20と接続可能であり、該シールドコネクター20はアクティブ電子基板1000からの信号をシステムの他の部分に伝送する。アクティブ電子基板1000の損傷を防止するために、スタビライザーブロック25が当該アクティブ電子基板1000に取り付けられている。この特徴は以下に詳細に説明する。アクティブ電子基板1000は、コネクター19がパッケージ１00の内側に突出するコネクターピン16に差し込まれるまで、図示するパッケージ１00の開口端に挿入される。ある場合には、アクティブ電子基板1000はその表面からわずかに延びる尖端を有している。これらの尖端はシート１０に穴をあけて漏れを起こす。この尖端の問題は、まずアクティブ電子基板1000を大きな穴を有する押出し成形パラスチックメッシュチューブ、プラスチックフォーム、フィッシュペーパ、乾燥性の材料を含むペーパで取り囲むことによって対処することができる。これ等の材料は安価であり、熱伝達の影響を与えないし、尖端がシート10に接触するのを防止するのに十分な厚さと丈夫さになっている。コネクター19が係合された後、乾燥剤又は掃気剤22がパッケージ１00の開口端に挿入され、後端14が簡単なシートシール機を使用してシールされる。
代案として、このシールはゲルタイプシーラント（密封剤）、メタルクリップ、ベルクロ、又は押出し成形ジッパーを使用して作ることができる。このタイプのシールはそれらを容易に開閉することができるという利点を有している。一端このシールが完成すると、アクティブ電子基板1000は湿気や他の汚染物質の効果から保護される。ある場合には、最終アセンブリの使用者がアクティブ電子基板1000のエッジに取り付けられたライトを見る必要がある。透明窓21がシート１０に設けられ、これを通してライトを見ることができる。この透明窓21はプラスチックにITO膜を加えたような湿気を通さないものが好ましい。オプションとして、もしバッグが海水面でシールされてから高所に移動されるのであれば、超過圧力を放出するためにワンウェイバルブをバッグの中に含めることができる。あるいは、動作中に温度又は圧力が変化しても、フレキシブルなラミネートバリヤの容積が内圧を発生することなく変化し得るように、最終シール中に容積を緩ませておくことができる。適切な運転温度範囲は−40度Ｆから200度Ｆである。
シート10の層及びその好ましい実施例は、図２に記載されているが、一般に湿気の進入に抵抗し、いかなる鋭い突起物による穴あきにも抵抗し、製品寿命期間は完全な状態を維持しなければならない。穴あきに抵抗し、化学環境や極度な温度に耐えることができる一方、湿気の進入やその他の危険な環境等に対する高度な保護を維持することができるラミネート材料や基質材料は、本発明の実施に好適である。特に、これらの環境で安定し経時変化のないことが知られている材料は好ましい。
好ましいラミネート構造は、穴あきや、引き裂け、又はシールの完全性の欠如が無く取り扱われるのに十分な厚さ有するものである。層厚さの範囲は、外層に対しては12mils、内層に対しては4mils、中間層に対しては1milsまでである。特殊なシート１０は、約6mils厚の高密ポリエチレンのような適切な材料からなる上下層と、約2mils厚のイオノマーからなる内部層と、1mils厚のアルミニウム又はその他の適切な材料の金属からなる中央層とからなる。層間接着強度はASTM Ｄ 1876−93による２ポンド／インチ以上に留まるべきである。オプションとして、材料の内表面は、動作中にアクティブ電子基板 1000によって放出される熱を吸収するために、黒で形成してもよい。加えて、外表面又は内表面は、静電気放電電位ESDを減少するために、静電気防止コーティングを施してもよい。ある環境では、包装は、プラスチックの内層と外層、金属の中央層である。内層、中央層、外層の適切な厚さは、それぞれ、15mils、1mils、15milsである。
シート１０の一般性能は、次の仕様に合格しなければならない。すなわち、材料の穴あき抵抗は、ASTM Ｆ 1360−90によりスクリュドライバー形のチップを用いてテストしたときには25ポンド以上、ピン形のチップを用いたときには15ポンド以上であるべきである。好ましくは、スクリュドライバーの穴あき抵抗は30ポンド、ピンの穴あき抵抗は20ポンドである。材料は、ASTM Ｄ 2582−93によりテストしたときには、８ポンド以上、好ましくは12ポンド以上の引き裂け抵抗を有するべきである。袋に形成したときにラミネートの継ぎ目で得られるヒートシールは、ASTM Ｄ 1876−93によりテストしたときに30ポンド以上の力による分離に抵抗すべきである。これらの性能特性は経時又は環境によって著しく低下してはならない。
適切なラミネートは、国際出願WO92/19034（1993年10月13日に出願されたアメリカ特許出願第08/129201号）に図示され、それはあらゆる目的で参照することによって本出願に完全に組み入れられている。しかし、穴明きに抵抗することができる一方、湿気の進入を禁止し、汚染等のような危険な環境から保護することができるラミネート層は、本発明の使用に適切である。図２は好ましいラミネート構造を示す。
層の範囲は、層10aと10eに対しては約75と350ミクロンの間、層10bと10dに対しては約20と200ミクロンの間、層10cに対しては約５と75ミクロンの間とすることができる。特別なシート１０は、約200ミクロン（8mls厚）の低密度ポリエチレンのような適切な材料からなる上下層10aと10eと、約80ミクロン（3mls厚）のキャスト（cast）ポリアミド又はポリエステルからなる２つの内部層10bと10dと、約20ミクロン（1mls厚）のアルミニウム又は他の適切な材料からなる中央層10cとからなる。オプションとして、図示しないが、シート10の内表面は、運転中にアクティブ電子基板1000によって放出される熱を吸収するために、黒塗料又は他の材料を含んでもよい。この内表面が意味するところは、接着すると包装又は容器になるシート10の一部が電子基板1000の両側で互いに対向する黒色の側面を有するということである。
ある場合には、ラミネートは平坦よりもむしろ３次元形状を有するのが望ましい。これは、接着前にシート10を成形することによって達成することができる。もし大容積の容器が要求されるならば、アルミニウム層は、大変形を支えるため、一般に錫や錫合金等にみられるような高可塑性の金属に置き換えることができる。また、窓21を作るのに使用される材料は、透明を存続する一方、湿気や、化学汚染物質、及び電子ノイズの伝達をできるだけ阻止しなければならない。これは、インジウム酸化錫（ITO）、SiO2、ドープド（doped）TiO2、ドープド（doped）AL2O3等のような無機材料の薄いコーティングで被覆された透明プラスチックを使用することによって達成される。例えば、ポリエステル及び低密度ポリエチレンで形成された多層ラミネートは、無機コーティングし、又はしないで使用できる。
もしフレキシブルラミネート及びアダプターが類似のポリマー材料で形成されているならば、シート１０はアダプターモジュール18に溶着することができる。溶着が好ましい方法である。例えば、アダプターモジュール18をパッケージングと射出成形の両方に共通のポリエチレン又は適切な熱可塑性材料から形成し、そして互いに溶着する部分に十分な熱を加えることによって同一材料からなるシート10の内層を形成する。さらに、アダプターモジュール18の材料と一致する材料からなる外層を持つことにより、外層が流動してアダプターモジュール18の材料と接着し、シート10のエッジを被覆する。
代案として、エッジを粘着シールして閉鎖することができる。好ましい実施例では、シート１０は熱溶解性接着剤又は反応熱溶解性接着剤によりアダプターモジュー ル18にシールされている。特に、スチレン・ブタジエン・スチレン、SBSポリアミド又はポリエステル基熱溶解性接着剤又は熱硬化性エポキシ、ポリウレタン又はポリエステルが使用できる。アクティブ電子基板1000を伝導性層の中に囲むことにより高周波ノイズがパッケージ１00を通過するのを阻止することが重要である。シート１０の中の箔層はこの目的のために有効であり、伝導性層は伝導性塗料による蒸着、プレーティング、又は塗装のような種々のプロセスによってアダプターモジュール18の内表面に設けることができる。コネクターピン16をショートさせないよう注意すべきである。シート１０の中の箔層をアダプターモジュール18の内表面上の伝導性層に接続するために、電気伝導性熱溶解性接着剤を使用してもよい。
電気伝導性熱溶解性接着剤は標準熱溶解性接着剤に伝導性充填材を添加することによって形成することができる。そのような種類の材料及びそれに代わる強磁性充填材は、組成中に交互磁界が熱を供給するように使用することができる。レイケム（本願出願人）のアメリカ特許出願第08/049900はそのような材料を記載している。そのアメリカ出願はあらゆる目的で参照することにより本出願に完全に組み入れられている。
これらの方法を用いても、少量の湿気（約30マイクログラム／時）やH2S、SO2、Cl2、およびNO2のような汚染物質はパッケージ１00のポリマーシールを通過して伝達され、アクティブ電子基板1000を損傷する。乾燥剤又は掃気剤パック22はこの伝達の問題に対処するが、ある問題を提供する。そのパックは20年のシステム生命にわたって少量の湿気及び汚染物質を吸収する。好ましい実施例では、シリカゲル、アルミナ、及び分子ふるい（molecular sieve）が湿気及び汚染ガスを吸収するために使用される。当然、乾燥剤又は掃気剤パック22は、パッケージ１00をシールするときまで乾燥した無反応状態に維持されることが重要である。適切な例は、1992年11月９日に出願されたアメリカ特許出願番号第07/973922号に教示され、該アメリカ出願は参照することによって本出願に完全に組み入れられている。また、重要なことであるが、パック22は最終組立中に偶発的にパッケージ１00の外側に残されることがあってはならない。パック22は、窓21からの明瞭な視界が保持されるように、パッケージ１00の内側に固定される。
好ましい実施例では、乾燥剤又は掃気剤の材料は、シールされたパッケージ100の内側で相対湿度を低く維持するのに十分に高く、かつ、パッケージ100がシールされる前に乾燥剤を湿気から保護するのに十分低い湿気水蒸気伝達率を有するポリエチレンバッグの中にシールされている。代案として、乾燥剤又は掃気剤の材料は、片側に穿孔された穴を有する不透過性パッケージの中でシールされている。この穴は長い色付きリボンに取り付けられた粘着性パッチによってシールされている。パック22は、そのリボンを開口端の外に出し、その自由端をパッケージ１00の外側に取り付けて、感圧粘着剤を使用してパッケージ１00の内側の都合のよい場所に取り付けられている。後端エッジ14の最終シールがなされる前に、組立者はリボンを引き出し、これにより最終シールを行う直前に乾燥剤又は掃気剤を露出させなければならない。この最終シールを行った後、シールされたパッケージ１00をオーブンの中で数分間又は数時間加熱することにより、シールの完全性をテストすることができる。この熱により、パッケージ１00の中の空気が膨張して漏れ、あるいは、適切にシールされたユニットのパッケージの包みを著しく膨張させる。ユニットを室温に戻すと、漏れていたものは崩壊し、簡単に検出される。代案として、最終シールを行う前に、パッケージの開口端にゴムのストッパーを挿入し、該ストッパーを介して空気圧を接続し、システムを水中に沈めることにより、圧力テストを行うことができる。水中でパッケージを加圧することにより、いかなる漏れも気泡として見ることができる。さらなる代案のテストは、同じ目的で使用することができる真空又は圧搾テストである。
さらに、アクティブ電子基板1000の有効なシーリングは、コネクター20と係合して全体的にシールされたシステムを提供するときにピンコネクター16をシールすることを要求する。図３は一般に入手可能なシールドコネクターの断面図を示す。それは雄ピンハーフ1900、シーリングガスケット1901、コネクターピン1902、雌ハーフ1903、及びコネクター受け1904から構成されている。雄ハーフ1900を雌ハーフ1903に接続すると、シーリングガスケット1901がコネクターハウジングトップ1910に圧接し、これによりシールが形成される。本発明に従ってコネクターの背部側1911及び1912がポッティング（potting）材料又はパッケージ１00によってシールされているならば、水はコネクター受け1904の回りの空間に浸入することはできない。このタイプのコネクター構造により、短時間、コネクターの中で伝導路の形成が防止される。しかし、湿気及び汚染物質はピンを保持する成形プラスチックポリマーを通過することができるので、もし連続的に高い湿気と汚染物質にさらされると、結局、コネクター受け1904の回りの空間は湿り、かつ、汚染されることになる。この汚染によりピンコネクター受け1904の間に漏れ路が与えられ、ピン受け1904とピン1902の腐食が起こり、接続の質が低下する。
図４及び図4bは、好ましい実施例のコネクターの部分断面図を示し、大いに改良されたシールされたコネクターを提供している。雄ハーフ2000は従来の雄ハーフ1900と同一であるが、雌ハーフ2003の構造は従来の雌ハーフ1903と相違している。雌ハーフ2003はピン受け2004をポリマーベースプレート2016に挿入することによって形成されている。次に、ポリマー上カバー2015がピン受け2004の上に装着される。上カバー2015は、各ピン受け2004を包囲し、かつ、ベースプレート2016まで延びるバッフル2013とともに成形されている。グリース又は好ましくは弾性ゲルのような嫌水性（hydrophobic）シーラント材料が雌ハーフ2003に加えられ、雌ハーフ2003の中の空間をほぼ完全に満たしている。あらゆる目的で参照することにより本出願に完全に組み入れられているアメリカ特許第5111497号、第5246383号、及びアメリカ特許出願第07/006917号に記載されているシリコンゲルは、特に好ましい。なぜなら、そのゲルはコネクターの内側の表面に粘着し、十分に弾性を有し、コネクターピン2012の挿入中にピン受けの撓みを防げないからである。これらのゲルは、金属及びプラスチックの接触面の水分を排斥するのに極めて有効である。好ましいゲルは嫌水性を有するものである。
コンタクトのサポートのためにバッフルを備えた雌コネクターが一般に入手可能である。Ｔ＆Ｂやその他の製造業者によって製造されたDINコネクターシリーズ（DIN41612、IEC603−２）はバッフルを有している。このバッフルは、偶発的なピン受け2004の接触を防止し、良好な接触を得るためにピン受け2004の弾性アームを予め圧力を加えた状態に保持する小さな楔を支持する。これらの構造は、シール目的のために有益である。シリコンゲル材料の意外なもう一つの利益は、その極めて低い表面エネルギーにより表面を積極的に濡らすことである。内部バッフル2013によって生み出される表面が大きいことにより、ハウジングトップ2010の小さな穴を通して未硬化ゲルを単に注入することによってコネクター空間を充填することが可能となる。低い表面エネルギーにより、液体は穴を通して進入し、各内表面の壁を覆い、コネクターを完全に充填する。
未硬化ゲルに対する100センチポアゼ以下、好ましくは約800センチポアゼの粘度は、約10インチのピン間距離を有するコネクターを充填することを許容するのに十分低い。雌ハーフ2003内の特にポリマーベースプレート2016がポリマー上カバー2015及びバッフル2013と会う底部にゲル又はグリースが存在することにより、ピン受け2004間に湿気や汚染物質の通路（track）の形成が防止される。このゲルやグリースは、ピンを雄ハーフ2000に過剰力なく閉じ込めることを許容するために十分に柔らかいものでなければならない。標準のMQC手順を使用する組織分析器（texture analyzer）によって測定される15−50グラムの範囲内の硬さがこの条件を満足する。アメリカ特許第4852636号は、あらゆる目的で参照することによって本出願に完全に組み入れられているが、材料のグラム硬さを決定するための当業者に公知の手順を教示している。これはときどきボランド（Voland）硬さとして言及されている。雄ハーフ2000のガスケット2001は高い弾性係数と硬さを有するゴム又はゲル材料で作ることができる。30−70グラムの範囲の硬さは、雄ハーフ内のゲル又はゴムはそのシーリング能力を失わせるような損傷を与えないで複合再進入することに抵抗しなければならないという要求を満足する。30−50グラムの硬さを備えたゲルは、雌ハーフ2003と雄ハーフ2000の両方を両領域で互換可能に使用することができるという要求を満足する。ゲル材料は、そのゲル材料の嫌水性のためにハウジングトップ2010の湿気通路（moisture track）を簡単に破壊するという利点を有している。このように、コネクターは表面に存在する湿気と連通し、高い絶縁抵抗が達成される。
ゲルタイプガスケットは、雄ハーフ2000との高い粘着を達成するためにそこで硬化されるのが好ましい。代案の実施例では、このゲルタイプのガスケットは、アメリカ特許第4865905号及び1992年１月14日に出願されたアメリカ特許出願第07/762533号に詳細に記載されたオープン・セル・フォーム・レインフォースド・ゲルシート（open cell foam reinforced gel sheet）を穿孔することによって製造することができる。前記特許及び出願はあらゆる目的で参照することにより本出願に完全に組み入れられている。これらのガスケットは、アダプター18（図１）に把持形状を成形することにより、あるいは挟持又はねじ込む機械的構造を設けることにより、その位置に保持することができる。
図4bはこの構造の他の利点を図示している。頻繁な着脱サイクルにより、ゲルの機械的応力は雌ハーフ2003内の空間の上部近傍の材料の上でのみ高くなり、ゲルの損失及び湿りになり得る空所2100の生成がその領域でのみ起こる傾向がある。しかしながら、これらの空所は、雌ハーフ2003の底部のピン受け間の下部通路2101をシール刷るゲルにより、及び、上部通路2102を阻止するハウジングトップ2010に押圧されたゲル又はゴムガスケット2001により、互いに隔離されている。ある場合には、高周波信号をアクティブ電子基板1000へ相互接続するために、同軸コネクターが使用される。中央のコンタクトからグランドへの短絡漏れを防止するために中央の雌コンタクトがゲルで充填されているタイプのコネクターについては、同一のシーリング構造が使用できる。
図5a及び5bは、射出成形部2201又は2201b（図１中18）に取り付けられ、２部品の加硫可能なポリウレタン又はエポキシコンパウンドのようなポッティング材料2203又は2203bを使用してシールされたアダプター18及び18bの断面図を示す。図5aは雄−雌の実施例であり、図5bは雌−雄の実施例である。主な相違は、図5aではソケット2250であり、図5bではピン2240である。同一部分には同じ番号が付されているが、図5bでは番号の隣に「ｂ」を有している。フレキシブルシート10は成形部分に接着されている。ポッティングプロセス中にポティング材料の漏れを防止するために、ポッティング材料が硬化するまでガスケット2001の代わりに緊密にフィットするプラグを挿入することができる。
図６は代案としてのアダプター構造を示し、コネクタ ーピン16は成形されたアダプター２211に直接挿入され、又は成形されている。図５におけるように、シート 10が取り付けられている。この実施例はポッティング工程を省くことができ、シート10の内部と外部環境の間の本質的に１部分のDINコネクターインターフェースを創設している。図5aと5bの実施例では、図６の実施例とともに有益であるが、背面ボード2260はボード2262に埋設された（potted）ソケット2261を有している。シールされた電子基板は背面ボード2260に接続されている。
図７はカードエッジタイプのコネクター2300をシールする方法を示している。シーリングガスケット2301は、コネクターが雌ハーフ2320に接続されるとガスケット2301が雌ハーフ2320の唇部（lip）とシーリングリング2330に対して緊密に加圧されるように、アダプター500に取り付けられている。雌コネクター2320の中の漏れ通路をさらに阻止するために、ゲルをそれに設けることができる。
図８は、アクティブ電子基板1000がアダプター18の内側に突出するコネクターピン16に接続されるのを許容するガイドとラッチ機構を示している。ガイドリブ2210は、アクティブ電子基板1000を安全にガイドしてアダプター18の内側に突出するコネクターピン16に接続するのに使用される。次に、ラッチングフック機構2211はアクティブ電子ボードにある穴2212に落とし込まれ、これにより安全にアダプター18に保持される。好ましくは、ラッチングフック2211は、ボードがコネクターにロックされる時の確実な感触を与えるとともに、振動条件下でのボードの不当なアンロックを防止ために、感触性及び確実性のあるロックを有する。アダプター18の矩形の面に隣接しかつそれに沿って装着される、例えばスプリング負荷された付勢（compliant）ラッチ構造、や、例えば発泡ゴム等の付勢クッションは、取り扱い中に偶発的に落下したときにアクティブ電子基板1000にかかる力を減少するのに使用される。
もしシート１０が比較的薄くフレキシブルであるならば、パッケージ１00の外側の圧力によりアクティブ電子基板1000（見えない）に損傷を与えることがある。図９は、モジュールが粗暴な取り扱いを受ける状況において、この問題を回避する方法を示す。パッケージ100をシールした後、アセンブリは保護ボックス101に挿入される。アダプター18は、部品を互いに保持して最終の電子モジュール102を形成するためのねじ又は他の固着手段を用いて保護ボックス101の開口端に嵌合するようにデザインすることができる。もしねじが使用されるならば、モジュール102は、後に、アクティブ電子基板1000を修理するために容易に開くことができる。アクティブ電子基板1000が把持され保護ボックスによって安定するのを許容するために、シート10をシールする前にスペーサブロック25（図１）がアクティブ電子基板1000に取り付けられている。これらのブロックはオプションとしては発泡ブロックであり、保護ボックス101の内側にぴったり適合するように寸法が決められている。これにより、アクティブ電子基板及びコネクター19の取扱いや振動中の損傷を与えるような屈曲が防止され、フレキシブルラミネートの保護が助成される。好ましい実施例においては、保護ボックス101はブロー成形され、また、水を排水し、アクティブ電子基板1000の光の視界を許容するために、穴が設けられている。
図10は、シールされた背面203への幾つかのモジュール102の組立を示す。各背面は幾つかの雌コネクター204を有し、該コネクターは当該背面回路基板に電気的に接続され、そして背面から湿気を排除するために埋設されている。さらに背面回路基板に接続されたワイヤは信号をシールされたターミナルブロック205に伝送する。一旦モジュール102がシールされた雌コネクター204に接続されると、電子基板1000を保護するために全体的にシールされたシステムが提供される。個々にシールされた各電子回路のもう一つの利点は信頼性が大きいことである。一つが漏れても、他は依然として影響をうけない。また、湿気センサを各シールされた電子パッケージ100の中に含めることができる。ユニットのいずれか一つが湿ると、警告が鳴り、これによりユニットを取り替えることができる。
保護ボックス101は、システムの熱伝達を減少し、余分のコストと容積を付加するという欠点を有している。適当な量の機械的保護だけが要求される場合には、さらに剛なシート１０を使用することができ、ここでより大きな曲げ抵抗のために金属箔の厚さを増加する。図11はこのタイプの容器を示し、重いシート２00がヒートシールされて、アダプター218のぴったり嵌合する管形状に形成されている。アダプター218とシート２00の間で熱溶解接着をし、あるいは内側に熱溶解性粘着剤を備えた熱収縮性バンド202をアダプター218とシート200の間の接合部の上で収縮させるのが好ましい。後端は、ヒートシールして牛乳パックの方法により折り畳むか、アダプター218に類似した形状のプラグを挿入して同様にシールすることによって閉じることができる。
ある場合には、アクティブ電子基板1000によって発生する熱が非常に高い。この熱のパッケージから外への伝達を主に阻止するのはシート10の内側の空気断熱層である。シート10は大変薄くて主として金属で形成されているので、シート10それ自体の温度抵抗は全く低い。図12はアクティブ電子基板1000上の熱い部品を自由空気流れにある放熱器250にシート10を介して熱的に接続する手段を示している。図13は図12の部品のアセンブリを示す。シート10をシールした後、スタビライザーブロック25が取り付けられる点において、放熱器250をアクティブ電子基板1000にクランプする。図13aの13b−13b断面である図13bから、アクティブ電子基板1000に取り付けられている熱い部品252は、熱い部品252の上又はシート １０の内側に予め装着された熱伝導ゲルパッド251に圧接している。この目的のために考案された適切な熱伝導性ゲル251は、参照することによって本願出願に組み入れられているアメリカ特許第4852646号にもっともと完全に記載されている。また、シート10を介して放熱器250への熱伝達をさらに向上させるために、熱伝導性ゲルのもう一つのパッドをシート10の外表面と放射器250の間に適用することができる。図13cは熱い部品252から熱を除去する代替的な方法を示す。ボルト253がフレキシブルラミネートに貫通して、直接252に接続されている。シール材はフレキシブルラミネートと熱い部品の間をシールしている。
ある場合には、アクティブ電子基板1000からの半永久的な僅かな接続が要求される。図14はこのタイプのシステムのパッケージを提供する低コストの方法を示している。コネクター301がワイヤハーネス303に取り付けられ、外ワイヤハーネスはアダプター302にインサート成形されている。信頼性のあるシールを達成するためには、ワイヤハーネス303のワイヤから、アダプター302を貫通する部分において、絶縁材を除去して、ハーネス303のワイヤの絶縁材の下で湿気の流れを阻止する必要がある。代案として、硬化阻止材料を使用することができるし、あるいはワイヤと絶縁材の間が阻止材で形成された阻止ワイヤを使用することができる。アクティブ電子基板1000をパッケージ１00に組み立てるために、アダプター302から形成されたラッチ構造304がアクティブ電子基板1000の穴305に係合するまで、アクティブ電子基板1000をパッケージ１00の開口端に挿入する。一旦このように強固に取り付けると、コネクター301をアクティブ電子基板1000のコネクター300に接続することができる。乾燥剤又は掃気剤のパックが活性化すると、シールされた電子パッケージの開口端をヒートシーラを用いて通常どおりシールすることができる。図14bは他の実施例を示し、また電子基板1000をシールする低コストの方法を潜在的に示している。フラットケーブル306はコネクター307に接続されている。フレキシブルラミネートバリヤが電子基板1000の上に装着され、熱溶解性粘着剤を用いてフラットケーブル306にヒートシールされ、フラットケーブルの両側でそれ自身を溶融して電子基板1000の回りに完全な湿り蒸気バリヤを形成する。
ある場合には、シールされたパッケージ１000を介してアクティブ電子基板1000を接続するために、ピンアンドソケットタイプよりもカードエッジタイプコネクターを使用することが好ましい。図15はこのタイプのコネクターを収容する簡単な方法を示している。熱溶解性粘着剤420のバンドは、それを適用するための空間を提供するために形成されたカードエッジコネクターの回りに装着されている。カードエッジコネクター428の接触指がこの粘着剤で汚染されないように注意しなければならない。代案として、粘着剤はカードエッジの延長部にインサート成形することができる。シート１０は一側端を開口して溶着して容器410にされる。アクティブ電子基板1000は容器410の中に挿入され、開口端414は熱溶解性粘着剤420の上方で密封シールされる。カードエッジコネクターの近傍領域に対して適当な逃げをもった修正バッグシーラが要求される。代案として、カードエッジアダプターは小さなパドル（paddle）カードと雌カードエッジコネクターを使用して製造することができる。アダプターは、アダプターと対向する容器の側端を開放したままにしておいて、予め組み立てて容器410にされる。最終組立にあたって、アクティブ電子基板1000はこの開口側端に挿入され、容器の内側の雌コネクターに接続される。そして、その開口側端は従来のヒートシーラを使用してヒートシールすることができる。この代替案は最終組立者によってなされるシートシール工程を簡単化することができる。
図16、16a、及び16bは、カードエッジコネクターを用いて使用するためのシールされたパッケージの他の形状を示す。アダプター500は適切なポッティング材料505を使用してアクティブ電子基板1000にシールされている。容器510はアクティブ電子基板を含むアダプター500にシールされ、図16aと16bに示す加圧リング520を備えたＵ字形部材は硬いアウターボックス530とベース部材500の間に入れられ、さらに具体的には、図16bは部分断面図であり、アクティブ電子基板1000を挿入し、ベース部材500にシールする工程を示している。
さらなる代替が図17に示されている。この実施例では、アダプター618は延長されてアクティブ電子基板1000の回りに完全なリングを形成している。アクティブ電子基板1000はアダプターコネクター616の内側のピンに接続され、２つのシート10はアダプターリング625にヒートシール又は溶着されている。追加強度を得るために、成形具620を使用して固定リップ（secure lip）630を形成し、シート10を保持することができる。
図18は地中での適用に使用される改良されたパッケージシステムを示し、ここで電子基板は長期間水中に沈められることがある。ベルジャー（bell jar）700は、シールされた電子モジュール702と背面701に配置されている。ベルジャーは701と702を水液体から保護する。
本発明は、発明者による予期しない認識のなかでも存在する。過去の考えに拘わらず、アクティブ電子基板10 00は適切なラミネートの中にシールされ、環境から保護され、過酷な環境で動作する一方、工場に戻ったときにパッケージ100を引き裂くことによりパッケージへの再浸入を許容する。
本発明は前述の特に好ましい実施例について記載した。当業者に自明な修正は本発明の範囲内で意図されている。例えば、アルミニウム金属シートは銅、銀、金又は他の適切な材料であってもよい。プラスチックラミネートは金属層に溶着され、折り畳まれ、それ自身溶融する一つのシートとすることができる。修理等のためにアクティブ電子基板に接近することが要求されるときにバッグが廃棄されない場合には、バッグそれ自身は、シールされた進入ポートを有していてもよい。

Claims (13)

1. アクティブ電子回路基板用の保護装置において、
   アクティブ電子回路基板を受け入れることができ、フレキシブルで、環境ガス及び液体の障壁となるとともに、前記アクティブ電子回路基板の回りを完全にシールすることができる包みと、
   前記包みにシールされ、前記アクティブ電子回路基板の前記包みの外側にある電子システムへの接続を許容し、前記包みの内包に面していて前記アクティブ電子回路基板の電気コネクターと係合するように形成された内側接続部と、前記内側接続部材に電気的に接続して前記包みの外側にある電気システムへの電気接続を提供するように形成された外側接続部とを有する接続部材と、からなる保護装置。
2. 前記フレキシブルな包みは、金属層と、その両側に設けられた引き裂け抵抗を有するプラスチックからなる層とで構成されたサンドイッチ構造からなる請求項１に記載の装置。
3. 前記フレキシブルな包みは、ポリエチレンからなる80ミクロン厚のフレキシブルプラスチックの上下層と、ポリアミド又はポリエステルからなる200ミクロン厚の内部層と、20ミクロン厚の中央金属層とからなる請求項２に記載の装置。
4. 前記フレキシブルな包みの内部に、赤外線を吸収する黒コーティングを含む請求項１から３のいずれかに記載の装置。
5. 前記フレキシブルな包みは、少なくとも２つのプラスチック層と中央金属層とからなり、ここで外側のプラスチック層は75ミクロンと200ミクロンの間であり、内側のプラスチック層は20ミクロンから200ミクロンであり、中央金属層は５ミクロンから75ミクロンである請求項１から４のいずれかに記載の装置。
6. 前記金属は、アルミニウム、錫、アルミニウム及び錫を含む合金、アルミニウム又は錫を含む合金からなる群から選ばれたものからなる請求項２、３、５のいずれかに記載の装置。
7. 前記フレキシブルな包みの内側を見ることができる窓を設けるために、前記フレキシブルな包みに金属層を含まない一部分をさらに含む請求項２、３、５、６のいずれかに記載の装置。
8. ガス及び液体バリヤを維持しつつ前記アクティブ電子回路基板に可視接近するために、前記プラスチック層間に、酸化錫又はインジウム酸化錫からなる透明な層が配設されている請求項２、３、５、６のいずれかに記載の装置。
9. 前記アクティブ電子回路基板に電子コンタクトのシールを設けるために、前記接続部材は、少なくとも一部がゲルシーラントで充填されている請求項１から８のいずれかに記載の装置。
10. 前記フレキシブルな包みの内側に、ガス乾燥剤又は掃気剤のパッケージをさらに含む請求項１から９のいずれかに記載の装置。
11. 前記外側のプラスチック層は低密度ポリ エチレンであり、前記内側のプラスチック層はポリアミ ド、ポリエステルからなる群から選ばれ、前記中央金属 層はアルミニウム、合金からなる群から選ばれる請求項 ５に記載の装置。
12. 前記包みは、所望の動作条件の範囲の 間、緩んだ容積を提供するような大きさである請求項１ に記載の装置。
13. 前記接続部材と、前記接続部材と接続する前記包みの一部は、溶着可能な材料から製造されている請求項１に記載の装置。

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