JP5178387B2 - 金属ベース及びこれを用いた電気電子モジュール - Google Patents

Description

本発明は、金属ベース及びこれを用いた電気電子モジュールに関する。

自動車などに搭載される電気電子モジュールは、水や腐食性ガスの侵入を防止して電子回路基板を保護する構成であることが求められる。

このような電気電子モジュールとしては、電子回路が搭載される電子回路基板と、この電子回路基板を搭載するための金属ベースとを一体成形封止する構成のものが知られている（特許文献１等参照）。

特開２００７−２７３７９６号公報

上記従来技術のような電気電子モジュールの樹脂封止は、例えば、成形金型の下型の上に金属ベース及び電子回路基板を配置して上型により型締めし、この上下の成形金型により画定される空間（キャビティ）に溶かした封止樹脂を充填することにより行われる。この封止樹脂の充填においては、キャビティの密閉性の確保が重要であり、もし密閉性が低い状態で封止樹脂を充填した場合には、隙間からの樹脂漏れにより充填樹脂不足となって未充填部が生じたり、成形圧力不足により残留気泡が生じたりし、封止性能（防水性能など）が低下する恐れがある。

上記従来技術のように、キャビティの密閉性が成形金型と金属ベースの型締め時の接触状態に依存するような金型構成の場合には、金属ベースの厚さのばらつきが大きいと金属ベースと成形金型の間に隙間が生じ、キャビティの密閉性が低下する恐れがあった。

本発明は上記に鑑みてなされたものであり、キャビティの密閉性を向上させ、封止樹脂充填時の樹脂漏れを抑制する金属ベース及びこれを用いた電気電子モジュールを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、電子回路基板を取り付けるベースであって前記電子回路基板を樹脂でモールドする際に前記電気電子回路基板とともに樹脂成形用の一対の金型で挟持される電気電子モジュールの金属ベースにおいて、樹脂成形時に電子回路基板側の金型に押圧されて前記電子回路基板周りの樹脂の充填空間を画定する凸部であって樹脂充填用に開口した一部を除いて前記樹脂の充填空間の外縁を囲むシール部を備え、かつ前記シール部の両端は、前記金属ベース上を前記樹脂充填用の開口部に向かって延伸し、折れ曲がって樹脂成形時に前記樹脂充填用の開口部に対向する金型の対向面に端面部が当接するように形成されているものとする。

本発明においては、キャビティの密閉性を向上させることができ、封止樹脂充填時の樹脂漏れを抑制することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。

本発明の第１の実施の形態を図１〜図１１を参照しつつ説明する。

図１は、本実施の形態における電気電子モジュールの一実施の形態を示す五面図であり、図１（ａ）〜図１（ｅ）は、それぞれ正面図、底面図、背面図、右側面図、平面図である。また、図２は、図１（ｅ）におけるＡ−Ａ線断面図である。

図１において、電気電子モジュールは、電子部品（図示せず）が搭載・実装される電子回路基板５（図２参照）を搭載する金属ベース１と、金属端子３が組み付けられたコネクタ２と、金属ベース１と電子回路基板５を一体的に封止する封止樹脂４とで概略構成されている。

金属ベース１の前面側（図２中左側）には、コネクタ２に組み付けられた金属端子３を通すための開口部が設けられており、この開口部の周辺部にはコネクタ２を固定するための取付部１ｂが設けられている。コネクタ２は、例えば、ネジや接着剤により取付部１ｂに固定される。コネクタ２が取付部１ｂに取り付けられると金属端子３は、金属ベース１の取付部１ｂと連なる立ち上がり部１ｃの内側に沿うように収容される。なお、金属ベース１の材料としては、例えば、アルミ、アルミ合金、銅、銅合金、鉄（表面をメッキ（加工）したもの）が用いられる。

電子回路基板５は、例えば、ネジや接着剤により金属ベース１に取り付け固定される。電子回路基板５には端子接続部（図示せず）が設けられており、電子回路基板５が金属ベース１に搭載される際に金属端子３と半田等により導電接続される。

以上のような電気電子モジュールにおいて、封止樹脂４を除く構成（すなわち、樹脂封止前の組立体）をモジュールサブアッシ１１（図３等参照）と呼ぶ。

本実施の形態における電気電子モジュールは、モジュールサブアッシ１１をトランスファモールド成形方法により樹脂封止することにより得られる。

図３〜図５は、本実施の形態におけるトランスファモールド成形方法の一例を示す図である。

本実施の形態におけるトランスファモールド成形方法においては、成形金型である上型８、下型９、及び成形樹脂タブレット４Ｔ等を用いてモジュールサブアッシ１１の樹脂封止を行う。

上型８及び下型９は、外形成形のために所望の封止樹脂形状に掘り込まれている。また、下型９には、常温で固形状態である成形樹脂タブレット４Ｔを装填するポット９ａと、成形樹脂タブレット４Ｔをポット９ａから金型内に押し出すプランジャ１０とが設けられている。

以下、トランスファモールド成形方法の手順を説明する。

（手順１）上型８及び下型９は、１７０℃〜１８０℃に予め加熱されており、下型９にモジュールサブアッシ１１をセットすると共に、成形樹脂タブレット４Ｔをポット９ａに装填する（図３（１））。なお、モジュールサブアッシ１１を予め規定の温度で予備加熱しておくことにより、サイクルタイムを短縮することができる。

（手順２）上型８と下型９を数十トンの力で型締めする（図３（２））。

（手順３）任意の速度で、プランジャ１０を押し上げることにより（図３（３））、溶けた成形樹脂タブレット４Ｔ（封止樹脂４）が樹脂充填用の開口部（ゲート）を介して金型内（キャビティ）に充填される（図４（４））。

（手順４）金型内に封止樹脂４が充填されたところで、数十ｋｇｆ／ｃｍ^２の成形圧力を印加し、約３分間その状態を保持する（図４（５））。

（手順５）成形金型（金型８，９）を開き、封止樹脂４が施されたモジュールサブアッシ１１を取り出す（図４（６）、図５（７））。

（手順６）電気電子モジュールとして余分な箇所であるカル１２を除去し、電気電子モジュールを完成させる（図５（８））。

このようなトランスファモールド成形方法により樹脂封止される本実施の形態のモジュールサブアッシ１１の詳細を図６〜図８を用いて説明する。

図６（ａ）は、本実施の形態におけるモジュールサブアッシ１１を示す平面図であり、図６（ｂ）は、そのＤ部の拡大図である。

図６（ａ）において、モジュールサブアッシ１１は、前述の金属ベース１、電子回路基板５、及びコネクタ２を備えている。

金属ベース１は、型締め時に電子回路基板５側の成形金型（本例の場合は上型８）と当接する部分に、その金属ベースと一体形成された凸状のシール部６を備えている。

シール部６は、樹脂充填用の開口部１ａ（ゲート）を除いて金属ベース１に取り付けられた電子回路基板５を囲むように設けられている。シール部６の両端部は図６（ｂ）に示すように、金属ベース１上を樹脂充填用の開口部１ａに向かって延伸し、Ｌ字型に折れ曲がって樹脂成形時（成形金型の型締め時）に樹脂充填用の開口部１ａに対向する形成金型（本例の場合は下型９）の対向面に端面部が当接するように設けられている。なお、図６（ｂ）においては、シール部６の一端（Ｄ部）を代表して示す。

図７（ａ）は、図４（５）におけるＢ−Ｂ線断面図であり、図７（ｂ）は、封止樹脂４の充填時におけるＣ部の拡大図である。

図７（ａ）に示す樹脂成形時（成形金型の型締め時）において、シール部６が電子回路基板５側の成形金型（上型８）に押圧されて押し潰され（図７（ｂ）参照）、電子回路基板５周りの封止樹脂４の充填空間（キャビティ）が画定される。

図８は、樹脂成形時（封止樹脂４の充填時）におけるシール部６の端部（図６（ａ）のＤ部）の拡大図である。

図８に示すように、シール部６の端部においては、シール部６、下型９、上型８（不図示）、及び金属ベース１（不図示）により充填空間（キャビティ）が画定され、この充填空間に封止樹脂４が充填される。

以上のように構成した本実施の形態においては、モジュールサブアッシ１１を成形金型（上型８、下型９）により型締めする場合、金属ベース１と成形金型（上型８）の当接部に設けられたシール部６が押圧されて押し潰されるので、金属ベース１の厚さのばらつきによって生じる金属ベース１と成形金型（上型８）の隙間がシール部６の変形によって吸収される。その結果、キャビティの密閉性が向上され、封止樹脂４を充填する際の樹脂漏れを抑制することができる。これにより、キャビティの密閉性をより向上させ、封止樹脂充填時の樹脂漏れを抑制することができ、封止性能（防水性能など）の低下を抑制することができる。

また、例えばシール部の両端部を図９及び図１０に示すように金属ベース１上を樹脂充填用の開口部１ａに到達する位置まで延伸した場合と比較して、次のような効果を得ることができる。すなわち、図１０（ａ）のモジュールサブアッシ１１０を成形金型により型締めした場合、図１０（ａ）のＥ−Ｅ線断面図（図１０（ｂ））に示すように金属ベース１、シール部６０、上型８及び下型９により空間１３が形成される。したがって、樹脂充填用の開口部１ａから溶かした封止樹脂４をキャビティ内に充填すると、矢印１５で示すように開口部１ａ側から空間１３に封止樹脂４が漏れ出る場合がある。このような場合においては、充填樹脂不足となって未充填部が生じたり、成形圧力不足により残留気泡が生じたりし、封止性能（防水性能など）が低下する恐れがある。

これに対し、本実施の形態においては、シール部６の両端部の端面が樹脂成形時（成形金型の型締め時）に樹脂充填用の開口部１ａに対向する形成金型（本例の場合は下型９）の対向面に当接するように構成したので、樹脂成形時において開口部１ａ側から空間１３への封止樹脂４の漏れを抑制することができる。これにより、キャビティの密閉性をより向上させ、封止樹脂充填時の樹脂漏れを抑制することができ、封止性能（防水性能など）の低下を抑制することができる。

なお、本実施の形態においては、シール部６を金属ベース１と一体形成するよう構成したがこれに限られず、例えば、ゴムパッキン材など成形金型による押圧により変形（弾性変形）するシール部材をシール部６に用いても良い。この場合、シール部材の耐熱温度は樹脂成形時の金型温度（例えば１８０℃）以上である。

また、本実施の形態においては、シール部６の両端部が成形金型の下型９に当接する場合を例に説明したが、これに限られず、成形金型の型締め時に樹脂充填用の開口部１ａに対向する形成金型が上型８となるような成形金型の構成である場合においても、本実施の形態と同様の効果を得ることができる。

本発明の第２の実施の形態を図１２〜図１７を参照しつつ説明する。

本実施の形態は、第１の実施の形態のシール部６の両端部に面取り部を設けた場合のものである。図中、第１の実施の形態と同等の部材には同じ符号を付し、説明を省略する。

図１２は、本実施の形態の金属ベース１のシール部６の一端を代表して示す拡大図であり、図１３は、図１２におけるＦ−Ｆ線断面図である。

図１３（ａ）において、シール部６の端部には、樹脂成型の際の型締め時に一対の成型金型（上型８、下型９）により画定されるコーナー部に対向する部分に面取り部１８ａが設けられている。面取り部１８ａのテーパ面は、金属ベース１の上型８側の面よりも上側（上型８側）に設けられている。面取り部１８ａは、この面取り部１８ａのテーパ面、下型９、及び下型９の上型８との対向面に囲まれた空間の容積と、そのシール部６の端部における下型９の上型８側の面（対向面）よりも上側（上型８側）の部分の容積とが同じになるように形成されている。

このように構成した金属ベース１を用いたモジュールサブアッシ１１を成形金型８，９により型締めすると、シール部６の端部における下型９の上型８側の面（対向面）よりも上側（上型８側）の部分が上型８により押圧されて押し潰され、面取り部１８ａのテーパ面、下型９、及び下型９の上型８との対向面に囲まれた空間の形状に合うように塑性変形する。これにより、図１４に示すように、金属ベース１のシール部６は上型８及び下型９により画定されるコーナー部に密着する。

その他の構成は、第１の実施の形態と同様である。

以上のように構成した本実施の形態の作用及び効果を順次説明する。

図１５〜図１７は、シール部６の両端部に面取り部を設けない場合を示す図である。

図１５に示すように、シール部６の両端部に面取り部を設けない金属ベース１を用いたモジュールサブアッシ１１を成形金型８，９により型締めする場合、図１６に示すようにシール部６の一対の成型金型（上型８、下型９）により画定されるコーナー部に対向する部分が上型８と下型９の当接部に挟み込まれることにより、上型８と下型９の間に隙間Ｘができ、隙間Ｘから封止樹脂４が漏れ出る恐れがある。また、図１７に示すように、型締めの際にシール部６の端部に加えられる力により金属ベース１に歪みが生じ、金属ベース１と下方９の当接面に隙間Ｙができ、隙間Ｙから封止樹脂４が漏れ出る恐れがある。

これに対し、本実施の形態においては、シール部６の両端部に面取り部１８ａを設け、このシール部６の成形金型８，９間への挟み込みや金属ベース１の歪みを抑制するので、封止樹脂４の漏れを抑制することができる。これにより、キャビティの密閉性をより向上させ、封止樹脂充填時の樹脂漏れを抑制することができ、封止性能（防水性能など）の低下をさらに抑制することができる。

なお、面取り部の形状はこれに限られず、図１３（ｂ）に示すように、面取り部１８ｂのテーパ面を金属ベース１の上側（上型８側）の面の上下に跨るよう設けてもよい。この場合においても、同様の効果を得ることができる。

本発明の第３の実施の形態を図１８を参照しつつ説明する。

本実施の形態は、本発明の第２の実施のシール部６の両端部に設けた面取り部に替えて段差部を設けた場合のものである。図中、第２の実施の形態と同等の部材には同じ符号を付し、説明を省略する。

図１８は、図１２におけるＦ−Ｆ線断面図である。

図１８（ａ）において、シール部６の端部には、樹脂成形の型締め時に一対の成形金型（上型８，下型９）により画定されるコーナー部に対向する部分に、他の部分より低い段差部１８ｃが設けられている。段差部１８ｃは、その上面が金属ベース１の上型８側の面よりも上側（上型８側）に設けられている。段差部１８ｃは、この段差部１８ｃ、下型９、及び下型９の上型８との対向面に囲まれた空間の容積と、そのシール部６の端部における下型９の上型８側の面（対向面）よりも上側（上型８側）の部分の容積とが同じになるように形成されている。

このように構成した金属ベース１を用いたモジュールサブアッシ１１を成形金型８，９により型締めすると、シール部６の端部における下型９の上型８側の面（対向面）よりも上側（上型８側）の部分が上型８により押圧されて押し潰され、段差部１８ｃ、下型９、及び下型９の上型８との対向面に囲まれた空間の形状に合うように塑性変形する。これにより、図１４に示すように、金属ベース１のシール部６は上型８及び下型９により画定されるコーナー部に密着する。

その他の構成は、第２の実施の形態と同様である。

以上のように構成した本実施の形態においても、第１及び第２の実施の形態と同様の効果を得ることが出来る。

なお、面取り部の形状はこれに限られず、図１８（ｂ）に示すように、段差部１８ｄの上面を金属ベース１の上側（上型８側）の面よりも下側となるよう設けてもよい。この場合においても、同様の効果を得ることが出来る。

第１の実施の形態における電気電子モジュールを示す五面図である。 図１におけるＡ−Ａ線断面図である。 トランスファモールド成形方法の一例を示す図である。 トランスファモールド成形方法の一例を示す図である。 トランスファモールド成形方法の一例を示す図である。 第１の実施の形態におけるモジュールサブアッシを示す図である。 図４におけるＢ−Ｂ線断面図である。 第１の実施の形態におけるモジュールサブアッシの説明図である。 モジュールサブアッシの比較例を示す図である。 モジュールサブアッシの比較例を示す図である。 モジュールサブアッシの比較例を示す図である。 第２の実施の形態におけるシール部の端部を示す図である。 図１２におけるＦ−Ｆ線断面図である。 図１２におけるＦ−Ｆ線断面図である。 シール部の端部形状の比較例を示す断面図である。 シール部の端部形状の比較例を示す断面図である。 シール部の端部形状の比較例を示す断面図である。 第３の実施の形態におけるシール部の端部の断面図である。

符号の説明

１ 金属ベース
２ コネクタ
３ 金属端子
４ 封止樹脂
５ 電子回路基板
６ シール部
８ 上型
９ 下型
１１ モジュールサブアッシ

Claims (7)

1. 電子回路基板を取り付けるベースであって前記電子回路基板を樹脂でモールドする際に前記電気電子回路基板とともに樹脂成形用の一対の金型で挟持される電気電子モジュールの金属ベースにおいて、
   樹脂成形時に前記電子回路基板側の金型に押圧されて前記電子回路基板周りの樹脂の充填空間を画定する凸部であって樹脂充填用に開口した一部を除いて前記樹脂の充填空間の外縁を囲むシール部を備え、かつ前記シール部の両端は、前記金属ベース上を前記樹脂充填用の開口部に向かって延伸し、折れ曲がって樹脂成形時に前記樹脂充填用の開口部に対向する金型の対向面に端面部が当接するように形成されていることを特徴とする電気電子モジュールの金属ベース。
2. 請求項１記載の電気電子モジュールの金属ベースにおいて、
   前記シール部は、前記開口部に向かって延伸し、Ｌ字型に折れ曲がって前記開口部に対向する金型の対向面に端面部が当接するように形成されていることを特徴とする電気電子モジュールの金属ベース。
3. 請求項１又は２記載の電気電子モジュールの金属ベースにおいて、
   前記シール部の両端部は、樹脂成形の際の型締め時に前記一対の金型により画定されるコーナー部に対向する部分が、型締め時前において面取りされていることを特徴とする電気電子モジュールの金属ベース。
4. 請求項３記載の電気電子モジュールの金属ベースにおいて、
   前記シール部の面取り部は、そのテーパ面、金属ベース側の金型及び前記金属ベース側の金型の前記電子回路基板側の金型との対向面に囲まれた空間の容積分だけ該対向面よりも高い部分を有するように形成されていることを特徴とする電気電子モジュールの金属ベース。
5. 請求項１又は２記載の電気電子モジュールの金属ベースにおいて、
   前記シール部の両端部は、樹脂成形の際の型締め時に前記一対の金型により画定されるコーナー部に対向する部分に、型締め時前において他の部分よりも低い段差部が設けられていることを特徴とする電気電子モジュールの金属ベース。
6. 請求項５記載の電気電子モジュールの金属ベースにおいて、
   前記シール部の段差部は、その一段下がった部分、金属ベース側の金型及び前記金属ベース側の金型の前記電子回路基板側の金型との対向面に囲まれた空間の容積分だけ該対向面よりも高い部分を有するように形成されていることを特徴とする電気電子モジュールの金属ベース。
7. 金属ベース及び該金属ベースに取り付けた電子回路基板を備え、前記金属ベース及び前記電子回路基板を樹脂成形用の一対の金型で挟持して樹脂を充填し前記電子回路基板をモールドして構成した電気電子モジュールにおいて、
   前記金属ベースが、樹脂成形時に前記電子回路基板側の金型に押圧されて前記電子回路基板周りの樹脂の充填空間を画定する凸部であって樹脂充填用に開口した一部を除いて前記樹脂の充填空間の外縁を囲むシール部を備え、かつ前記シール部の両端は、前記金属ベース上を前記樹脂充填用の開口部に向かって延伸し、折れ曲がって樹脂成形時に前記樹脂充填用の開口部に対向する金型の対向面に端面部が当接するように形成されていることを特徴とする電気電子モジュール。

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