JP4864742B2

JP4864742B2 - モジュール装置

Info

Publication number: JP4864742B2
Application number: JP2007018456A
Authority: JP
Inventors: 法美漆原
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2007-01-29
Filing date: 2007-01-29
Publication date: 2012-02-01
Anticipated expiration: 2027-01-29
Also published as: JP2008186955A

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。また、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が、提案されている。

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ために、熱硬化性の樹脂を注入するが、その樹脂の注入に際して、樹脂による封止空間が大きくなっていることに伴い、トランスモールド時の成形圧力を上昇させることが必要となっている。

このように、成形圧力を上昇させると、この成形圧力が、コネクタの樹脂部に作用し、コネクタを変形させてしまうという問題が生じるので、成形圧力を上昇させることが難しい状況にある。その結果、樹脂の充填性が不十分となり、モジュール装置の信頼性を十分に確保することができないという問題があった。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、トランスモールド時の成形圧力の上昇を可能にし、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、確実に封止し得るモジュール装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、第１の発明は、電子回路基板と、前記電子回路基板を搭載するための金属ベースと、前記電子基板と外部を電気的に接続する接続用金属端子配線を具備するコネクタの一部とを、予め樹脂でポッティングした後、前記電子回路基板及び前記金属ベースを、熱硬化性樹で封止するモジュール装置であって、前記樹脂がポッティングされる前記金属ベースの内壁面に、前記樹脂の移動を拘束する部材を備え、前記樹脂の移動を拘束する部材は、前記金属ベースの内壁面に設けた突出部であることを特徴とする。

また、第２の発明は、電子回路基板と、前記電子回路基板を搭載するための金属ベースと、前記電子基板と外部を電気的に接続する接続用金属端子配線を具備するコネクタの一部とを、予め樹脂でポッティングした後、前記電子回路基板及び前記金属ベースを、熱硬化性樹脂で封止するモジュール装置であって、前記樹脂がポッティングされる前記金属ベースの内壁面に、前記樹脂の移動を拘束する部材を備え、前記樹脂の移動を拘束する部材は、前記金属ベースの内壁面に形成した凹み部であることを特徴とする。

さらに、第３の発明は、電子回路基板と、前記電子回路基板を搭載するための金属ベースと、前記電子基板と外部を電気的に接続する接続用金属端子配線を具備するコネクタの一部とを、予め樹脂でポッティングした後、前記電子回路基板及び前記金属ベースを、熱硬化性樹脂で封止するモジュール装置であって、前記樹脂がポッティングされる前記金属ベースの内壁面に、前記樹脂の移動を拘束する部材を備え、前記樹脂の移動を拘束する部材は、前記金属ベースの内壁面に形成した粗面であることを特徴とする。
また、第４の発明は、電子回路基板と、前記電子回路基板を搭載するための金属ベースと、前記電子基板と外部を電気的に接続する接続用金属端子配線を具備するコネクタの一部とを、予め樹脂でポッティングした後、前記電子回路基板及び前記金属ベースを、熱硬化性樹脂で封止するモジュール装置であって、前記金属ベースにおけるコネクタ接合部の端面と前記コネクタの接合面との間に、前記樹脂の移動を拘束する部材を備え、前記樹脂の移動を拘束する部材は、内側部が金属ベースの内壁面より内側に突出する板部材であることを特徴とする。

本発明によれば、トランスファモールド時の成形圧力がコネクタに作用しても、これによるコネクタの移動を抑えることができるので、より大きな成形圧力でトランスファモールドすることが可能になる。その結果、１００ｍｍ×１００ｍｍクラスの大きなモジュールでも、安定した樹脂充填が可能となり、安価で高信頼性のモジュール装置を提供することができる。

以下、本発明のモジュール装置の実施の形態を、図面を用いて説明する。
図１乃至図３は、本発明のモジュール装置の第１の実施の形態を示すもので、図１は、樹脂封止前の状態を示す斜視断面図、図２は樹脂封止後の状態を示す縦断面図、図３は封止方法を説明する図である。
図１において、モジュール装置は、大略、放熱機能を兼ねる金属ベース１と、金属製の端子２が組み付けられた樹脂製のコネクタ３と、電子部品４が搭載された電子回路基板５と、この電子回路基板５の回路とコネクタ３の端子２との接続を容易にするための端子整列板６とからなっている。

金属ベース１は、電子回路基板５の固定部材、電子回路基板５上の電子部品が発生する熱の放熱機能、及びモジュール取付けの際の取付固定部材となる。その特性上、金属ベース１の材料として、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。

電子回路基板５は、電子回路のパターンが配線されていて、回路の機能に応じた各種電子部品４やコネクタ３への接続端子が、はんだや銀ペースト接着剤を用いて接続される。この電子回路基板５の材料として、セラミック、ガラエポ、金属等が使用される。

コネクタ３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間を電気的に接続し、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。このコネクタ３のハウジング材料としては、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。コネクタ３の端子２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。

前述した金属ベース１には、モジュール取付けの際のための取付ブラケット７が一体に設けられている。この金属ベース１には、図１に示すねじ８によって電子回路基板５が取付けられる。また、金属ベース１の一方側には、環状のコネクタ接合部９が一体に形成されている。このコネクタ接合部９の端面には、コネクタ３がシール部１０を介してねじ１１によって固定されている。金属ベース１におけるコネクタ接合部９の内面には、図１及び図２に示すように、後述する樹脂１４の移動を拘束する部材としての環状で断面角状の突出部１２が形成されている。この環状の突出部１２は、金属ベース１の成形に形成される。

図２において、金属ベース１及び電子回路基板５には、これらを封止する封止樹脂１３が成形されている。この封止樹脂１３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１３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。封止樹脂１３の成形には、トランスファモールド法が使用される。

コネクタ３の電子回路基板５側内部と金属ベース１におけるコネクタ接合部９の内部とには、熱硬化性の樹脂１４がポッティングされている。この樹脂１４は、封止樹脂１３を充填する前に、コネクタ３の電子回路基板５側内部と金属ベース１におけるコネクタ接合部９の内部との空間内に注入される。

次に、上述したコネクタ３の電子回路基板５側内部と金属ベース１におけるコネクタ接合部９の内部とに樹脂１４をポッティングする方法、及び金属ベース１及び電子回路基板５に封止樹脂１３を形成する方法を、図３を用いて説明する。
まず、コネクタ３を、金属ベース１のコネクタ接合部９にねじで固定したのち、図３の（ａ）に示すように、コネクタ３が下側となるように、金属ベース１及びコネクタ３を直立状態に刈り固定する。この状態で、液状の樹脂１４を、金属ベース１におけるコネクタ接合部９の開口部９Ａから矢印Ａで示すように、コネクタ３の電子回路基板５側内部と金属ベース１におけるコネクタ接合部９の内部との空間内に注入する。

この樹脂１４が固化したのち、コネクタ３及び金属ベース１を水平状態にして、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におけるコネクタ接合部９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３の（ｂ）で示すように、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/ｃｍ２の成形圧を印加し、約３分ほどその状態を保持する。

上述した封止樹脂１３への印加により、図２に示すコネクタ３の内側部に位置する樹脂１４の端面に成形圧が作用するが、樹脂１４は、図１及び図２に示す金属ベース１におけるコネクタ接合部９の内面に形成した環状の突出部１２に係合しているので、成形圧による樹脂１４の移動が抑えられている。

その結果、封止樹脂１３への成形圧を高めることができるので、封止樹脂１３の充填性が良好となり、信頼性の高いモジュール装置を提供することができる。

この実施の形態によれば、トランスファモールド時の成形圧力がコネクタ３に作用しても、これによるコネクタ３の移動を抑えることができるので、より大きな成形圧力でトランスファモールドすることが可能になる。その結果、１００ｍｍ×１００ｍｍクラスの大きなモジュールでも、安定した樹脂充填が可能となり、安価で高信頼性のモジュール装置を提供することができる。

なお、上述の実施の形態においては、樹脂１４の移動を拘束する部材として、金属ベース１におけるコネクタ接合部９の内面に環状で断面角状の突出部１２を形成したが、コネクタ接合部９の内面に、断面角状の突出部１２を周方向に間隔をもって設けることも可能である。また、突出部１２の断面形状を、半円形状にすることも可能である。

また、突出部１２をコネクタ接合部９の内面に並設することも可能である。このように、コネクタ接合部９の内面に突出部１２を並設することにより、樹脂１４の移動の拘束を強化することができるので、更により大きな成形圧力でトランスファモールドすることが可能になる。その結果、１００ｍｍ×１００ｍｍクラスの大きなモジュールでも、安定した樹脂充填が可能となり、安価で高信頼性のモジュール装置を提供することができる。

また、突出部１２として、金属ベース１におけるコネクタ接合部９の内壁の肉厚を、部分的に周囲より厚くすることも可能である。この部分的に周囲より厚くする方法の一つとして、機械加工がある。更に、金属ベース１におけるコネクタ接合部９の内壁面に、部分的にめっきを付けたり、また、溶接により肉を盛り付けて、突出部１２を形成することも可能である。

図４は、本発明のモジュール装置の第２の実施の形態を示す縦断面図である。この図４において、図１及び図２に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。
この実施の形態は、樹脂１４の移動を拘束する部材として、金属ベース１におけるコネクタ接合部９の内壁に、ねじ孔１５を設け、このねじ孔１５に、その先端がコネクタ接合部９の内壁内側に位置するようにねじ体１６をねじ込み、このねじ体１６を突出部として構成したものである。

この実施の形態によれば、前述した実施の形態と同様に、トランスファモールド時の成形圧力がコネクタ３に作用しても、ねじ体１６が樹脂１４に係合していることにより、コネクタ３の移動を抑えることができるので、より大きな成形圧力でトランスファモールドすることが可能になる。その結果、１００ｍｍ×１００ｍｍクラスの大きなモジュールでも、安定した樹脂充填が可能となり、安価で高信頼性のモジュール装置を提供することができる。

また、この実施の形態においても、ねじ体１６を並設することも可能である。また、金属ベース１におけるコネクタ接合部９の内壁に、孔を設け、この孔に、その先端がコネクタ接合部９の内壁内側に位置するようにピン体を圧入し、このピン体を突出部として構成することも可能である。

図５は、本発明のモジュール装置の第３の実施の形態を示す縦断面図である。この図５において、図１及び図２に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。
この実施の形態は、樹脂１４の移動を拘束する部材として、金属ベース１におけるコネクタ接合部９の内壁面に、環状の枠体１７を嵌めこみ、この枠体１７をねじ１８によって固定し、枠体１７を突出部として構成したものである。

この実施の形態によれば、前述した実施の形態と同様に、トランスファモールド時の成形圧力がコネクタ３に作用しても、枠体１７が樹脂１４に係合していることにより、コネクタ３の移動を抑えることができるので、より大きな成形圧力でトランスファモールドすることが可能になる。その結果、１００ｍｍ×１００ｍｍクラスの大きなモジュールでも、安定した樹脂充填が可能となり、安価で高信頼性のモジュール装置を提供することができる。また、この実施の形態においても、枠体１７を並設することも可能である。

図６は、本発明のモジュール装置の第４の実施の形態を示す縦断面図である。この図６において、図１及び図２に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。
この実施の形態は、樹脂１４の移動を拘束する部材として、金属ベース１におけるコネクタ接合部９の端面とコネクタ３の接合面との間に、内周部が金属ベース１におけるコネクタ接合部９の内壁面に位置する環状に板部材１９を挟み込み、板部材１９の内側部を突出部として構成したものである。この板部材１９のコネクタ３側面には、シール部１０が形成されている。

この実施の形態によれば、前述した実施の形態と同様に、トランスファモールド時の成形圧力がコネクタ３に作用しても、板部材１９の内側部が樹脂１４に係合していることにより、コネクタ３の移動を抑えることができるので、より大きな成形圧力でトランスファモールドすることが可能になる。その結果、１００ｍｍ×１００ｍｍクラスの大きなモジュールでも、安定した樹脂充填が可能となり、安価で高信頼性のモジュール装置を提供することができる。

図７は、本発明のモジュール装置の第５の実施の形態を示す縦断面図である。この図７において、図１及び図２に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。
この実施の形態は、樹脂１４の移動を拘束する部材として、金属ベース１におけるコネクタ接合部９の内面に環状で断面角状の凹み部２０を形成したものであり、この実施の形態では、溝形状の例を示してある。この溝形状の凹み部２０は、機械加工によって形成される。

この実施の形態においては、凹み部２０内に樹脂１４が入り込み、その固化により、トランスファモールド時の成形圧力に抗して、樹脂１４の移動が抑えられる。

この実施の形態によれば、前述した実施の形態と同様に、トランスファモールド時の成形圧力がコネクタ３に作用しても、樹脂１４が凹み部２０に係合していることにより、コネクタ３の移動を抑えることができるので、より大きな成形圧力でトランスファモールドすることが可能になる。その結果、１００ｍｍ×１００ｍｍクラスの大きなモジュールでも、安定した樹脂充填が可能となり、安価で高信頼性のモジュール装置を提供することができる。

なお、上述の実施の形態においては、樹脂１４の移動を拘束する部材として、金属ベース１におけるコネクタ接合部９の内面に環状で断面角状溝の凹み部２０を形成したが、コネクタ接合部９の内面に、凹み部２０を周方向に間隔をもって設けることも可能である。また、凹み部２０の断面形状を、半円形状にすることも可能である。

また、凹み部２０をコネクタ接合部９の内面に並設することも可能である。このように、コネクタ接合部９の内面に凹み部２０を並設することにより、樹脂１４の移動の拘束を強化することができるので、更により大きな成形圧力でトランスファモールドすることが可能になる。その結果、１００ｍｍ×１００ｍｍクラスの大きなモジュールでも、安定した樹脂充填が可能となり、安価で高信頼性のモジュール装置を提供することができる。

また、上記の凹み部２０に変えて、金属ベース１におけるコネクタ接合部９に、複数個の孔を設けるように構成することも可能である。

更に、本発明のモジュール装置の第６の実施の形態として、図示しないが、金属ベース１におけるコネクタ接合部９の内壁面を、エッチングやショットブラスト等の表面粗化手段を用いて、粗らすことにより、凸凹形状の粗面を形成し、この凸凹形状の粗面を、樹脂１４の移動を拘束する部材として機能させることも可能である。

この実施の形態においても、前述した実施の形態と同様な効果を得ることができる。

本発明のモジュール装置の第１の実施の形態の樹脂封止前の状態を示す斜視断面図である。図１に示す本発明のモジュール装置の第１の実施の形態の樹脂封止後の状態を示す縦断面図である。図１及び図２に示す本発明のモジュール装置の第１の実施の形態の樹脂封止方法を説明する図である。本発明のモジュール装置の第２の実施の形態の樹脂封止前の状態を示す縦断面図である。本発明のモジュール装置の第３の実施の形態の樹脂封止前の状態を示す縦断面図である。本発明のモジュール装置の第４の実施の形態の樹脂封止前の状態を示す縦断面図である。本発明のモジュール装置の第５の実施の形態の樹脂封止前の状態を示す縦断面図である。

符号の説明

１金属ベース
２金属製の端子
３コネクタ
４電子部品
５電子回路基板
６端子整列板
７取付ブラケット
８ねじ
９コネクタ接合部
１０シール部
１１ねじ
１２突出部
１３封止樹脂
１４樹脂
１５ねじ孔
１６ねじ体
１７枠体
１８ねじ
１９板部材
２０凹み部

Claims

電子回路基板と、前記電子回路基板を搭載するための金属ベースと、前記電子基板と外部を電気的に接続する接続用金属端子配線を具備するコネクタの一部とを、予め樹脂でポッティングした後、前記電子回路基板及び前記金属ベースを、熱硬化性樹脂で封止するモジュール装置であって、
前記樹脂がポッティングされる前記金属ベースの内壁面に、前記樹脂の移動を拘束する部材を備え、
前記樹脂の移動を拘束する部材は、前記金属ベースの内壁面に設けた突出部であることを特徴とするモジュール装置。
電子回路基板と、前記電子回路基板を搭載するための金属ベースと、前記電子基板と外部を電気的に接続する接続用金属端子配線を具備するコネクタの一部とを、予め樹脂でポッティングした後、前記電子回路基板及び前記金属ベースを、熱硬化性樹脂で封止するモジュール装置であって、
前記樹脂がポッティングされる前記金属ベースの内壁面に、前記樹脂の移動を拘束する部材を備え、
前記樹脂の移動を拘束する部材は、前記金属ベースの内壁面に形成した凹み部であることを特徴とするモジュール装置。
電子回路基板と、前記電子回路基板を搭載するための金属ベースと、前記電子基板と外部を電気的に接続する接続用金属端子配線を具備するコネクタの一部とを、予め樹脂でポッティングした後、前記電子回路基板及び前記金属ベースを、熱硬化性樹脂で封止するモジュール装置であって、
前記樹脂がポッティングされる前記金属ベースの内壁面に、前記樹脂の移動を拘束する部材を備え、
前記樹脂の移動を拘束する部材は、前記金属ベースの内壁面に形成した粗面であることを特徴とするモジュール装置。
電子回路基板と、前記電子回路基板を搭載するための金属ベースと、前記電子基板と外部を電気的に接続する接続用金属端子配線を具備するコネクタの一部とを、予め樹脂でポッティングした後、前記電子回路基板及び前記金属ベースを、熱硬化性樹脂で封止するモジュール装置であって、
前記金属ベースにおけるコネクタ接合部の端面と前記コネクタの接合面との間に、前記樹脂の移動を拘束する部材を備え、
前記樹脂の移動を拘束する部材は、内側部が金属ベースの内壁面より内側に突出する板部材であることを特徴とするモジュール装置。