JP5829110B2 - Electronic module - Google Patents
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Description
本発明は、電子モジュールに係り、特に、車載用電子モジュールとして好適な電子モジュールに関する。 The present invention relates to an electronic module, and more particularly to an electronic module suitable as an in-vehicle electronic module.
近年、自動車では、環境対応や小型軽量化の為、多くの車載用部品の電子電動化が進んでいる。その中で、車載部品を制御する為の電子モジュールの需要も増加している。 In recent years, in automobiles, a large number of in-vehicle parts are being electronically driven for environmental friendliness and reduction in size and weight. In this situation, the demand for electronic modules for controlling in-vehicle components is increasing.
電子モジュールの中で、例えば、モータを制御する為のモータ制御装置では、一般的にMOSFET,IGBT,トランジスタなどのスイッチング素子を車載制御ユニットなどからの指令によりスイッチング制御し、モータを駆動している。その際、通電される電流による発熱により、温度に弱い半導体素子や基板が耐熱温度を超えることが懸念される。 In an electronic module, for example, in a motor control device for controlling a motor, switching devices such as MOSFETs, IGBTs, and transistors are generally controlled by switching from a vehicle-mounted control unit to drive the motor. . At that time, there is a concern that a semiconductor element or substrate that is weak in temperature exceeds the heat-resistant temperature due to heat generated by the energized current.
特にエンジンルーム内で使用されるモータ制御装置では、エンジンルーム内の狭小化や高密度化に伴い、周囲環境温度も上昇してきている。また、アクチュエータとして駆動するモータの負荷も増加しており、通流される電流も大きくなってきている。 In particular, in a motor control device used in an engine room, the ambient environment temperature is also increasing as the engine room is narrowed or densified. In addition, the load of the motor that is driven as an actuator is increasing, and the current that flows is also increasing.
その様な製品では、大電流を放熱する為に、銅のリードフレームに直接チップを実装したものや、セラミック基板、金属基板等の高放熱基板が使用されてきている。その中でも、近年では、非常に安価である金属基板が注目され多く使用されている(例えば、特許文献1,特許文献2参照)。 In such products, in order to dissipate a large current, a copper lead frame directly mounted with a chip, or a high heat dissipation substrate such as a ceramic substrate or a metal substrate has been used. Among them, in recent years, a metal substrate that is very inexpensive has been attracting attention and used in many ways (for example, see Patent Document 1 and Patent Document 2).
金属基板は、金属からなるベースの上に、樹脂の絶縁層を介して導体配線を積層した構造であり、シンプルな構造であることから安価に製造できる基板ではあるが、その反面、外的な負荷要因や温度上昇の影響などにより、絶縁層へダメージが加わることで、導体配線がショートすることが懸念される。 A metal substrate has a structure in which conductor wiring is laminated on a base made of metal via a resin insulating layer, and is a substrate that can be manufactured at a low cost because of its simple structure. There is a concern that the conductor wiring may be short-circuited due to damage to the insulating layer due to factors such as load factors and temperature rise.
これらに関しては、製品の信頼性を向上させると供に、万が一、基板内でショートしてしまっても、電流が流れない様なフェールセーフの対策が求められる。 For these, in addition to improving the reliability of the product, there is a need for a fail-safe measure that prevents current from flowing even if a short circuit occurs in the substrate.
また、車両のエンジンルーム内は、高密度化が進んでおり、製品の搭載スペースの制限により、製品のさらなる小型化が求められてきている。 In addition, the density in the engine room of a vehicle has been increasing, and further downsizing of products has been demanded due to the limitation of product mounting space.
モータ制御装置としては、スイッチング素子等の発熱部品の温度が、基板内に実装されている周囲の部品へ与える影響は大きく、単に、基板を高密度実装することで小型化を行うということが困難な現状がある。 As a motor control device, the temperature of heat-generating components such as switching elements has a great influence on surrounding components mounted in the board, and it is difficult to reduce the size by simply mounting the board at high density. There is a current situation.
その為、基板サイズは変えずに、モータ制御装置外形の製品サイズを小さくする構造が必要となる。 Therefore, a structure for reducing the product size of the outer shape of the motor control device without changing the substrate size is required.
電子モジュールの一例としては、アイドリングストップスタータ用のモータ制御装置が挙げられる。 An example of the electronic module is a motor control device for an idling stop starter.
スタータでは、エンジンの始動を行う為、数百アンペアの大電流がスタータモータに通電される。スタータを駆動させるモータ制御装置では、内部に実装されているMOSFETによってスタータモータへの通電をスイッチング制御している為、MOSFETのチップが発熱源となり、チップのジャンクション温度が保証温度150〜175℃を超え不具合が生じる恐れがある。 In the starter, in order to start the engine, a large current of several hundred amperes is supplied to the starter motor. In the motor control device that drives the starter, since the switching of the energization to the starter motor is controlled by the MOSFET mounted inside, the chip of the MOSFET becomes a heat source, and the junction temperature of the chip has a guaranteed temperature of 150 to 175 ° C. There is a risk of overshooting.
MOSFETの温度を抑える為、放熱性に優れた金属基板を用いているが、金属基板を用いる場合、上記特許文献にある様に、金属基板の保護や放熱の為、金属製のケースの中に基板を収納し、金属基板のベース面を金属の筐体に接触させ使用する場合が一般的である。この様な使用法とすると、金属基板のベース面は電気的に接地されている為、金属基板の絶縁層に欠陥や劣化、外的な損傷等のダメージが加わると、電位を持っている配線層と金属基板のベース面が導通し、ショート電流が流れることが懸念される。 In order to suppress the temperature of the MOSFET, a metal substrate with excellent heat dissipation is used, but when using a metal substrate, as described in the above patent document, in a metal case for protection and heat dissipation of the metal substrate. In general, the substrate is housed and the base surface of the metal substrate is used in contact with a metal casing. In such a usage, since the base surface of the metal substrate is electrically grounded, if the insulating layer of the metal substrate is damaged, such as a defect, deterioration, or external damage, a wiring having a potential There is a concern that the layer and the base surface of the metal substrate are electrically connected and a short current flows.
その様な懸念に対しては、金属基板の絶縁層を厚く設定する等の対策を行うことで安全性を高めることが可能だが、絶縁層を厚くすると、基板の熱抵抗が増加する為、放熱性が悪化するという問題がある。 To deal with such concerns, it is possible to improve safety by taking measures such as setting the insulating layer of the metal substrate thick, but increasing the insulating layer increases the thermal resistance of the substrate, so heat dissipation. There is a problem that the sex gets worse.
また、近年エンジンルーム内に搭載されている部品に関しては、エンジンルーム内の高密度化や狭小化に伴い、更なる小型化が求められてきている。 In recent years, parts mounted in the engine room have been required to be further reduced in size as the density in the engine room is increased and narrowed.
金属基板を収容するケースは、一般的に、特許文献1,2にある様に、金属基板全体をケースの中に収容している構造であり、この様な構造の場合、ケースの内径サイズを基板外径サイズより大きくする必要がある為、製品サイズが大きくなる。
The case that accommodates the metal substrate is generally a structure in which the entire metal substrate is accommodated in the case as described in
さらに、金属基板の搭載方法としては、金属基板をケースに放熱グリス等を解して張り付けるが、金属基板とケース間の接触熱抵抗は大きく、放熱性も悪化するという問題がある。 Further, as a method for mounting the metal substrate, the metal substrate is attached to the case by removing heat release grease or the like, but there is a problem that the contact thermal resistance between the metal substrate and the case is large and heat dissipation is also deteriorated.
本発明の目的は、放熱性が向上するとともに、小型化の可能な電子モジュールを提供することにある。 An object of the present invention is to provide an electronic module that has improved heat dissipation and can be miniaturized.
(1)上記目的を達成するために、本発明は、金属より成るベースの上面に樹脂による絶縁層を介して形成された導体配線を有する金属基板と、該金属基板上に導電性接続部材を介して接続され、電気回路を形成している複数の電子部品と、前記金属基板と前記電子部品を収容し、外部との電気的接続を行う為のバスバーやターミナル端子がインサートモールドされているモールドケースを有する電子モジュールであって、前記金属基板は、導電性部材で構成された金属より成るベースが、車両の周囲にある接地されている導電性部材に対して非接触とし、絶縁部材で構成された接着部材によって、絶縁部材で構成された前記モールドケースに接着固定されており、前記金属基板のベースは電気的に非接地とした構造であって、前記モールドケースは、上下の開放された枠状の形状をしており、かつ、前記ギヤケースに取り付けられ、前記金属基板は、前記ギヤケース側の前記モールドケースの第1の端面と対向する前記モールドケースの第2の端面と接着固定されており、前記電子部品は、前記金属基板の前記ギヤケース側に配置され、前記金属基板のベースの面は、前記モールドケースの第2の端面側の大気中に露出しているものである。
かかる構成により、放熱性が向上するとともに、小型化が可能となる。
(1) In order to achieve the above object, the present invention provides a metal substrate having a conductor wiring formed on an upper surface of a base made of metal via a resin insulating layer, and a conductive connecting member on the metal substrate. A plurality of electronic components that are connected to each other to form an electric circuit, and a mold that contains the metal substrate and the electronic components, and bus bars and terminal terminals for electrical connection to the outside are insert-molded An electronic module having a case, wherein the metal substrate is made of an insulating member, and a base made of a metal made of a conductive member is not in contact with a grounded conductive member around the vehicle. The adhesive member is bonded and fixed to the mold case made of an insulating member, and the base of the metal substrate is electrically ungrounded, Over scan is to the upper and lower opened frame-like shape, and attached to said gear case, said metal substrate, said molded case opposite the first end surface of the molded case of the gear case side The electronic component is disposed on the gear case side of the metal substrate, and the base surface of the metal substrate is exposed to the atmosphere on the second end surface side of the mold case . It is what you are doing.
With this configuration, heat dissipation is improved and downsizing is possible.
(2)上記(1)において、好ましくは、前記電子モジュールは、アイドルストップスタータの制御に用いられるものであり、前記アイドルストップスタータは、スタータモータと、該スタータモータの出力軸に接続されたピニオンギヤを押し出すマグネットスイッチとを備え、前記電子モジュールは、前記スタータモータと前記マグネットスイッチを制御するものであり、前記金属基板のベースは、前記スタータモータに1回通電される際に発生する熱を蓄積可能な熱容量を有するものである。 (2) In the above (1), preferably, the electronic module is used for controlling an idle stop starter, and the idle stop starter includes a starter motor and a pinion gear connected to an output shaft of the starter motor. And the electronic module controls the starter motor and the magnet switch, and the base of the metal substrate accumulates heat generated when the starter motor is energized once. It has a possible heat capacity.
(3)上記(2)において、好ましくは、前記金属基板は、スタータモータ、マグネットスイッチ、エンジンとは反対側の位置になる様に前記ギヤケースに取付けられているものである。 (3) In the above (2), preferably, the metal substrate is attached to the gear case so as to be located at a position opposite to the starter motor, the magnet switch, and the engine.
(4)上記(1)において、好ましくは、前記モールドケースは、前記モールドケースと前記金属基板との接着部に設けられ、接着剤が充填される溝を備え、該溝のモールドケースの内側の壁は、その外側の壁より低いものである。 (4) In the above (1), preferably, the mold case is provided at a bonding portion between the mold case and the metal substrate, and includes a groove filled with an adhesive. The wall is lower than its outer wall.
(5)上記(4)において、好ましくは、前記外側の壁の端部が、前記金属基板の外周の配線禁止帯の箇所に突き当てられるものである。 (5) In the above (4), preferably, the end portion of the outer wall is abutted against a portion of a wiring prohibited band on the outer periphery of the metal substrate.
(6)上記(4)において、好ましくは、前記外側の壁の最外周の箇所に設けられた突起部を備え、該突起部により、前記金属基板の端面を保持するようにしたものである。 (6) In the above (4), preferably, a projection provided at the outermost peripheral portion of the outer wall is provided, and the end surface of the metal substrate is held by the projection.
(7)上記(1)において、好ましくは、前記モールドケースは、前記モールドケースと前記金属基板との接触部に設けられ、パッキンが挿入される溝を備え、該溝のモールドケースの内側の壁は、その外側の壁より低く、さらに、前記モールドケースの外周端部に設けられ、前記金属基板を保持するスナップフィット部を備えるようにしたものである。
( 7 ) In the above (1), preferably, the mold case includes a groove provided at a contact portion between the mold case and the metal substrate and into which a packing is inserted, and the inner wall of the mold case in the groove Is provided at the outer peripheral end of the mold case, and is provided with a snap fit portion for holding the metal substrate.
本発明によれば、電子モジュールの放熱性が向上するとともに、小型化が可能となる。
According to the present invention, the heat dissipation of the electronic module is improved and the size can be reduced.
以下、図1〜図10を用いて、本発明の一実施形態による電子モジュールの構成について説明する。
最初に、図1〜図3を用いて、本実施形態による電子モジュールの全体構成について説明する。
図1は、本発明の一実施形態による電子モジュールの構成を示す断面図である。図2は、本発明の一実施形態による電子モジュールの構成を示す分解斜視図である。図3は、本発明の一実施形態による電子モジュールの構成を示す平面図である。
Hereinafter, the configuration of an electronic module according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
Initially, the whole structure of the electronic module by this embodiment is demonstrated using FIGS. 1-3.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of an electronic module according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is an exploded perspective view showing the configuration of the electronic module according to the embodiment of the present invention. FIG. 3 is a plan view showing the configuration of the electronic module according to the embodiment of the present invention.
ここでは、本発明を、特にアイドリングストップスタータを駆動する電子モジュールに適用した場合について、以下説明する。 Here, the case where the present invention is applied to an electronic module for driving an idling stop starter will be described below.
図2に示すように、本実施形態の電子モジュール2は、金属基板3と、金属基板3の上に固定された電子部品6と、モールドケース4と、カバー5とから構成されている。金属基板3は、金属製のベース31を備え、ベースの上に絶縁層が形成され、その上に配線層が形成されている。電子部品6は、配線層に固定されている。
As shown in FIG. 2, the
図1に示すように、金属基板3は、ベース31と、絶縁層32と、導体配線33と、レジスト34とから構成される。ベース31は、アルミニウム、銅、鉄、或いは前記材料を含む合金で構成されている。絶縁層32は、エポキシ系やエラストマ系ポリマーなどの絶縁機能を持つ樹脂で構成されており、ベース31に積層されている。導体配線33は、銅で構成されており、絶縁層32の上に積層されている。また、導体配線33の上には、導体配線の絶縁や保護やはんだ塗布部分のエリアを規定する為のレジスト34が被覆されている。
As shown in FIG. 1, the
また、金属基板3の上には、はんだや銀ペースト等の導電性接続部材14により電子部品6が複数搭載されている。ここで、電子部品6とは、MOSFET、ドライバIC、抵抗、コンデンサ、ダイオード、サーミスタ等である。
A plurality of
モールドケース4は、ケースの壁面を構成する枠形の形状となっている。モールドケース4は、上下の面が開放されている角柱状の枠形である。モールドケース4には、出力端子として銅からなる電極44と、締結部として金属からなるカラー43(図3)がインサート成型されている。電極44は、スタータ等に接続される。また、モールドケース4は、外部の車載制御ユニット(図示せず)と通信を行う為のコネクタ41を備えている。
The mold case 4 has a frame shape that forms the wall surface of the case. The mold case 4 has a prismatic frame shape whose upper and lower surfaces are open. In the mold case 4, an
モールドケース4は、PPS(ポニフェニレンサルファイド)やPBT(ポリブチレンテレフタレート)などの絶縁性を持つ樹脂で構成されている。 The mold case 4 is made of an insulating resin such as PPS (poniphenylene sulfide) or PBT (polybutylene terephthalate).
金属基板3は、モールドケース4の外側端面に、金属基板3の部品搭載面側の基板面とシリコン接着剤13により接着固定されている。このとき、金属基板3のベース31が、外部方向の大気中に露出される様に取り付けられる。電子部品6等は、モールドケース4の枠の内部に収納される。
The
金属基板3とモールドルケース4は、金属基板上に搭載されているボンディングパッド20とモールドケース4にインサートされている電極44とをアルミワイヤ16でボンディングすることで電気的に接続されている。
The
また、モールドケース4の内部には、アルミワイヤボンディングエリアと電子部品実装エリアを仕分ける仕切板45が、モールドケース4と一体成型で構成されている。この様な構造とすることで、第一注型樹脂15と第二注型樹脂21を充填するエリアを規定している。
A
電子部品を実装している部分に関しては、金属基板と電子部品の抵抗やコンデンサのセラミックとの線膨張係数がマッチングせず、電子部品を搭載しているはんだの熱疲労寿命が低下することが懸念される。そこで、熱疲労寿命を改善させる為、線膨張係数を金属基板にマッチングさせたエポキシ樹脂である第一注型樹脂15で封止することで、はんだに生じる応力を緩和している。
Concerning parts where electronic components are mounted, there is a concern that the thermal expansion life of the solder mounting electronic components may be reduced because the coefficient of linear expansion between the metal substrate and the resistance of the electronic components and the ceramic of the capacitor do not match Is done. Therefore, in order to improve the thermal fatigue life, the stress generated in the solder is relieved by sealing with the
アルミワイヤボンディングエリアでは、アルミワイヤ16へ注型樹脂の線膨張係数差による影響が生じない様に、拘束力の弱いシリコーンゲル等の第二注型樹脂21で絶縁のみを行っている。
In the aluminum wire bonding area, insulation is performed only with the
また、モールドケース4の内部に異物が進入するの防止し、電子部品の保護する為、モールドケース4の上部の開口は、PBTやPPSで構成された樹脂カバー5で蓋をしている。樹脂カバー5は、シリコン接着剤やエポキシ樹脂などで接着固定されている。
Further, in order to prevent foreign matter from entering the interior of the mold case 4 and protect electronic parts, the upper opening of the mold case 4 is covered with a
本実施形態では、金属基板3が、モールドケース4の外側端面に位置する様に接着固定されている。すなわち、金属基板3のベース31が筐体(ケース)の一部となっている。そのため、従来、基板より大きく設定しなくてはならないケース内側のスペースを、基板サイズ外形より小さくすることが可能となる為、製品外形も小さくすることが可能となる。
In the present embodiment, the
また、モールドケース4と接着固定されている金属基板3を構成するベース31は、モールドケース4とのみ接触しており、製品を構成するネジや周囲の車両のエンジン、ボディ、モータ、ハウジング等の導電性を持ち車体のGNDへと接地されている部材と接触することなく取付けられている(この点については、図9及び図10を用いて後述する)。また、それらの導電性部材との間に水滴等が入ってもショートしない様に一定以上の絶縁距離を設定している。
In addition, the
その為、金属基板のベース面は電気的にも接地していない為、金属基板に過大な負荷が加わった際に絶縁層が損傷した場合においても、導体配線33とベース31との間へショート電流が流れることを防止することが可能となる。
Therefore, since the base surface of the metal substrate is not electrically grounded, even if the insulating layer is damaged when an excessive load is applied to the metal substrate, a short circuit between the
また、従来、外的な損傷や絶縁層の欠陥等を防止する対策として、絶縁層の厚みを厚く設定していた構造においても、本実施形態を適用することで、ショート電流の発生を抑制することができる為、絶縁層の厚みを薄くすることが可能となる。絶縁層を薄くすることで、従来、金属基板の構成部材で最も熱伝導率が悪く、放熱性能の大部分を規定している絶縁層部の熱抵抗を大幅に下げることが可能となる。 In addition, as a measure for preventing external damage, defects in the insulating layer, etc., the occurrence of a short current is suppressed by applying this embodiment even in a structure in which the thickness of the insulating layer is set to be thick. Therefore, the thickness of the insulating layer can be reduced. By making the insulating layer thin, conventionally, the thermal conductivity of the constituent members of the metal substrate is the worst, and the thermal resistance of the insulating layer that defines most of the heat dissipation performance can be greatly reduced.
また、本実施形態の構造とすることで、金属基板3のベース31が異種金属と触れることで生じる電気的な腐食を防止することもできる。
In addition, with the structure of the present embodiment, it is possible to prevent electrical corrosion caused when the
本実施形態の構造では、金属基板の裏面と側面が大気中に露出している構造となっている。その為、基板裏面からだけではなく、基板と側面を足し合わせた分の放熱面積を確保することができる為、放熱性能を向上することができる。金属基板は厚みが1mm〜5mmと非常に厚い基板である為、側面の放熱面積も広く、放熱効果は大きい。 In the structure of this embodiment, the back surface and the side surface of the metal substrate are exposed to the atmosphere. For this reason, not only from the back surface of the substrate but also from the heat radiation area that is the sum of the substrate and the side surface can be secured, so that the heat radiation performance can be improved. Since the metal substrate is a very thick substrate having a thickness of 1 mm to 5 mm, the heat radiation area on the side surface is wide and the heat radiation effect is great.
次に、図4及び図5を用いて、本実施形態による電子モジュールにおける金属基板3とモールドケース4との接着部の構成について説明する。
図4は、本発明の一実施形態による電子モジュールにおける金属基板とモールドケースとの接着部の構成を示す要部拡大断面図である。図5は、本発明の一実施形態による電子モジュールに用いる金属基板の平面図である。
Next, the configuration of the bonding portion between the
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing the configuration of the bonding portion between the metal substrate and the mold case in the electronic module according to the embodiment of the present invention. FIG. 5 is a plan view of a metal substrate used in the electronic module according to the embodiment of the present invention.
図4に示すように、モールドケース4の金属基板3との接着面には、接着剤受け溝42が形成されており、その溝にシリコン接着剤13が充填され接着されている。
As shown in FIG. 4, an adhesive receiving
金属基板上の接着面側は、導体配線が這いまわしてある為、基板の上面には、配線の凹凸が存在する。しかし、金属基板3は通常、一枚の大きな基材からプレスで複数個同時に製造する為、プレス時の配線層へのダメージを回避する為に、図5に示すように、中央の配線エリアWAに対して、その外周に、基板外形から導体配線までの距離を2mm以上とする配線禁止帯N−WAを設けている。
Since the conductor wiring is wound around the bonding surface side on the metal substrate, there are wiring irregularities on the upper surface of the substrate. However, since a plurality of
この配線禁止帯N−WAは、導体配線が無く平坦部となるので、モールドケース4との接着面としては最適である。その為、接着面を確保する為に、配線禁止帯を広くすることが考えられるが、配線禁止帯は、金属基板の配線設計上は無駄なスペースであり、製品サイズも大きくなることから、このスペースは必要最小限としたい。 This wiring prohibition band N-WA has no conductor wiring and becomes a flat portion, and is therefore optimal as an adhesive surface with the mold case 4. For this reason, it is conceivable to widen the wiring prohibition band in order to secure an adhesive surface. However, the wiring prohibition band is a useless space in the wiring design of the metal substrate, and the product size increases. I want to minimize the space.
しかし、モールドケースに基板を接着する構成とした場合、モールドケースと基板の接着面は接着力を確保する為にも3mm以上必要である為、配線層の凹凸部にモールドケース接着部が被ってしまい、接着面に隙間が生じることで接着剤が外部に漏れ出す恐れがある。 However, when the substrate is bonded to the mold case, the bonding surface between the mold case and the substrate needs to be 3 mm or more in order to secure the adhesive force. In other words, the adhesive may leak to the outside due to the formation of a gap on the bonding surface.
それらを回避する為、図4に示す様な構成としている。すなわち、モールドケース4の底面,すなわち、金属基板3と対向する面の中央に、接着剤受け溝42を形成する。接着剤受け溝42の幅は、3mm程度として、この溝に接着剤13を入れた場合の接着面積を確保し、接着力を確保する。また、接着剤受け溝42のケース内側の壁を、外側の壁に比べて低くしている。そのため、接着剤受け溝42の外側の壁が、金属基板3の平坦な外周部(図5の配線禁止帯N−WAの箇所)に接触する。接着剤受け溝42の接着剤13は、図5の配線禁止帯N−WAの箇所、及びその内側の多少凹凸のある配線エリアWAと接触するが、その接触面の凹凸は問題とならず、金属基板3とモールドケース4を接着することができる。接着剤受け溝42から溢れた接着剤13は、接着剤受け溝42の内周側の壁の先端と金属基板3の間の隙間から、図5の配線エリアWAの方に漏れ出るため、外部へシリコン接着剤が漏れ出さないようにできる。また、モールドケース4の外側の壁で金属基板3と突き当たっていることで高さ方向の寸法精度も出すことができる構造となる。
In order to avoid them, the configuration shown in FIG. 4 is adopted. That is, the adhesive receiving
次に、図6を用いて、本実施形態による電子モジュールにおける金属基板とモールドケースとの接着部の構成の第1の変形例について説明する。
図6は、本発明の一実施形態による電子モジュールにおける金属基板とモールドケースとの接着部の構成の第1の変形例を示す要部拡大断面図である。
Next, a first modification of the configuration of the bonding portion between the metal substrate and the mold case in the electronic module according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 6 is an essential part enlarged cross-sectional view showing a first modification of the configuration of the bonding portion between the metal substrate and the mold case in the electronic module according to the embodiment of the present invention.
図6に示す構造では、モールドケースの樹脂受け溝42の最外周に基板保持用の最外壁17を設けた構造である。なお、最外壁17は、壁であり、紙面の手前から奥まで連続している構造であるが、壁構造に代えて、複数の突起部を設ける構造とすることもできる。
In the structure shown in FIG. 6, the
この様な構造とすることで、金属基板3にモールドケース4と並行方向の力が加わった場合でも、最外壁17で金属基板側面を保持することができる為、基板の保持力が増し、製品の信頼性を向上させることができる。
By adopting such a structure, even when a force parallel to the mold case 4 is applied to the
次に、図7を用いて、本実施形態による電子モジュールにおける金属基板とモールドケースとの接着部の構成の第2の変形例について説明する。
図7は、本発明の一実施形態による電子モジュールにおける金属基板とモールドケースとの接着部の構成の第2の変形例を示す要部拡大断面図である。
Next, a second modification of the configuration of the bonding portion between the metal substrate and the mold case in the electronic module according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 7 is an essential part enlarged cross-sectional view showing a second modification of the configuration of the bonding portion between the metal substrate and the mold case in the electronic module according to the embodiment of the present invention.
図7に示す構造では、モールドケース4の接着剤受け溝42のケース内側の壁を金属基板3に突き当て位置決めし、外側の壁を金属基板3のベース31の側面途中まで延ばした構造である。シリコン接着剤13は、側面の露出している積層部材の接着界面を保護する様に金属基板3の角部に接着されている。
In the structure shown in FIG. 7, the inner wall of the case of the adhesive receiving
この様な構造とすることで、金属基板3の積層構造の界面からの水の浸入等を防止し、且つ、接着剤13は、金属基板3の表面のレジスト膜34と接着するだけでなく、金属基板3の側面との接着されるため、接着面積を増して、基板保持力も向上することができる。
By adopting such a structure, intrusion of water from the interface of the laminated structure of the
次に、図8を用いて、本実施形態による電子モジュールにおける金属基板とモールドケースとの接着部の構成の第3の変形例について説明する。
図8は、本発明の一実施形態による電子モジュールにおける金属基板とモールドケースとの接着部の構成の第3の変形例を示す要部拡大断面図である。
Next, a third modification of the configuration of the bonding portion between the metal substrate and the mold case in the electronic module according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 8 is an essential part enlarged cross-sectional view showing a third modification of the configuration of the bonding portion between the metal substrate and the mold case in the electronic module according to the embodiment of the present invention.
図8に示す構造では、モールドケース4の固定に接着剤を使用せず、モールドケース4の溝にゴム製のパッキン19を挟み、モールドケース4と金属基板3をスナップフィット18で固定した構造となる。この様に、モールドケース4と金属基板3の固定方法は接着剤による接着固定でなくても良い。
In the structure shown in FIG. 8, an adhesive is not used for fixing the mold case 4, a rubber packing 19 is sandwiched in a groove of the mold case 4, and the mold case 4 and the
次に、図9及び図10を用いて、本実施形態による電子モジュールをアイドルストップ用のスタータに組付けた際の構成について説明する。
図9は、本発明の一実施形態による電子モジュールを組み付けたスタータの要部断面構成を示す正面図である。図10は、本発明の一実施形態による電子モジュールを組み付けたスタータの要部断面構成を示す平面図である。
Next, a configuration when the electronic module according to the present embodiment is assembled to an idle stop starter will be described with reference to FIGS. 9 and 10.
FIG. 9 is a front view showing a cross-sectional configuration of a main part of a starter assembled with an electronic module according to an embodiment of the present invention. FIG. 10 is a plan view showing a cross-sectional configuration of a main part of a starter assembled with an electronic module according to an embodiment of the present invention.
図9及び図10に示すように、アイドリングストップスタータ1は、電子モジュール2、バスバー7、マグネットスイッチ8、ギヤケース9、スタータモータ10、回転センサ11、ピニオンギヤ12とから構成されている。
As shown in FIGS. 9 and 10, the idling stop starter 1 includes an
電子モジュール2は、ECU(Engine Control Unit)からのアイドリングストップ指令信号により、搭載している電子部品のMOSFETをスイッチング制御することで、マグネットスイッチ8やスタータモータ10への電流を制御し駆動する。
The
マグネットスイッチ8は、アイドリングストップスタータ1のピニオンギヤ12を押し出して、エンジンのリングギヤ(図示せず)と噛み合わせる。スタータモータ10は、ピニオンギヤ12を回転させることでエンジンを始動したり、エンジンのリングギヤとピニオンギヤの回転数を同期させる為の予回転を行う。
The magnet switch 8 pushes the
回転センサ11は、リングギヤとピニオンギヤ12の回転数を同期させる為、ピニオンギヤ12の回転数をモニタリングするものである。
The
マグネットスイッチ8とスタータモータ10は、ギヤケース9により外周部を挟持され固定されている。電子モジュール2は、ギヤケース9にネジ止め固定されると同時に、電子モジュール2を構成する回路のGND配線も行っている。また、電子モジュール2は、マグネットスイッチ8のバッテリ端子81、モータ端子82、スイッチ端子83と、接続バスバー7によりそれぞれ接続されていることで、電流の授受を行っている。
The magnet switch 8 and the
バッテリ端子81は、車両のバッテリ(図示せず)と、モータ端子82は、スタータモータ10と、スイッチ端子83はマグネットスイッチ8と接続され、電流の授受を行っている。
The
アイドリングストップスタータ1は、ギヤケース9によりエンジン(図示せず)へ取付けられている。
The idling stop starter 1 is attached to an engine (not shown) by a
電子モジュール2は、マグネットスイッチ8とスタータモータ10の側面のスペースを利用し取付けられている。
The
通常のスタータには、電子モジュール2は無い為、搭載スペースは限られており、新たに追加される電子モジュール2に対しては、小型化が求められる。
Since there is no
その為、本実施形態の構造である、枠状の形状をしたモールドケース4の端面に、金属基板を配置することで、製品を小型化することが可能であり、搭載スペース内での製品サイズでレイアウトすることができる。 Therefore, it is possible to reduce the size of the product by arranging the metal substrate on the end surface of the frame-shaped mold case 4 which is the structure of the present embodiment, and the product size within the mounting space. Can be laid out.
また、金属基板3のベース31は、アイドルストップスタータ1を構成するマグネットスイッチ8、ギヤケース9、スタータモータ10、エンジン(図示せず)、取付けネジ(図示せず)などの導電性部材と接触することなく取付けられていることで、絶縁層32が損傷した場合においても、ショート電流が流れ続けることを防止できるフェールセーフ対策となる。
また、モータ制御装置2の金属基板3は、発熱体であるマグネットスイッチ8、スタータモータ10、エンジン(図示せず)とは反対側の外部方向へ、ベース31を露出させて取付けてある。そうすることで、発熱体からの熱輻射の影響を受け難くし、金属基板3に実装している電子部品6を保護している。
The
Further, the
また、外側に向けてベースを取付けることで、ラジエータファン(図示せず)などにより発生する冷却風や走行風を直接基板で受けることができるので、放熱効果を得ることができる。 In addition, by attaching the base toward the outside, it is possible to receive the cooling air and the traveling air generated by a radiator fan (not shown) or the like directly on the substrate, so that a heat dissipation effect can be obtained.
次に、アイドルストップスタータ1の電子モジュールとして用いる場合の固有の構成について説明する。 Next, a specific configuration when used as an electronic module of the idle stop starter 1 will be described.
アイドルストップスタータ1は、エンジンの停止後の再始動時に起動される。そのとき、スタータ1には200A程度の大電流が流れる。一方では、この大電流が流れる時間は、例えば、0.5秒程度と短時間である。そのため、スタータ1への通電時に大電流を流すことによって発生する熱は大きいものの短期間である。そこで、金属基板3のベース31は、この熱を一時的に蓄えられるような熱容量とする。一方で、ベース31に蓄えられた熱は、図9や図10に示すように、ベース31から大気中に放熱される。
The idle stop starter 1 is activated at the time of restart after the engine is stopped. At that time, a large current of about 200 A flows through the starter 1. On the other hand, the time during which this large current flows is, for example, about 0.5 seconds. Therefore, although the heat generated by flowing a large current when the starter 1 is energized is large, the heat is short. Therefore, the
そのため、例えば、ベース31としてアルミニュウムを用いた場合、ベースの寸法を、50mm×60mmで厚さ2mmとすると、例えば、200Aの電流を0.5秒間流した場合でも、その熱をベース31に蓄積でき、電子モジュールの回路部に対する影響を無くすることができる。
Therefore, for example, when aluminum is used as the
ここで、再度エンジンが停止し、スタータ1を用いたエンジンの再始動までの時間は、予め5秒以上というように設計値として決まっている。従って、この時間内に蓄積された熱が放熱されれば、再度エンジンの再始動要求があっても問題が生じないものである。 Here, the time until the engine is stopped again and the engine is restarted using the starter 1 is determined in advance as a design value such as 5 seconds or more. Therefore, if the heat accumulated within this time is dissipated, there will be no problem even if there is a request to restart the engine again.
以上説明したように、本実施形態では、金属基板のベースが電気的に接地されていないことで、絶縁層に欠陥が生じた場合のショート電流を防止できると共に、絶縁層を薄くし、放熱性を向上することができる。また、モールドケースの外側端面に金属基板を取付けることで、製品サイズの小型化が可能となる。
As described above, in this embodiment, since the base of the metal substrate is not electrically grounded, it is possible to prevent a short-circuit current when a defect occurs in the insulating layer, and to make the insulating layer thin and to dissipate heat. Can be improved. Further, by attaching a metal substrate to the outer end surface of the mold case, the product size can be reduced.
1…アイドリングストップスタータ
2…電子モジュール
3…金属基板
31…ベース
32…絶縁層
33…導体配線
34…レジスト
4…モールドケース
41…コネクタ
42…接着剤受け溝
43…カラー
44…電極
45…仕切板
5…樹脂カバー
6…電子部品
7…接続バスバー
8…マグネットスイッチ
81…バッテリ端子
82…モータ端子
83…スイッチ端子
9…ギヤケース
10…スタータモータ
11…回転センサ
12…ピニオンギヤ
13…接着剤
14…導電性接続部材
15…第一注型樹脂
16…アルミワイヤ
17…最外壁
18…スナップフィット
19…パッキン
20…ボンディングパッド
21…第二注型樹脂
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Idling stop
Claims (7)
該金属基板上に導電性接続部材を介して接続され、電気回路を形成している複数の電子部品と、
前記金属基板と前記電子部品を収容し、外部との電気的接続を行う為のバスバーやターミナル端子がインサートモールドされているモールドケースを有する電子モジュールであって、
前記金属基板は、導電性部材で構成された金属より成るベースが、車両の周囲にある接地されている導電性部材に対して非接触とし、絶縁部材で構成された接着部材によって、絶縁部材で構成された前記モールドケースに接着固定されており、前記金属基板のベースは電気的に非接地とした構造であって、
前記モールドケースは、上下の開放された枠状の形状をしており、かつ、ギヤケースに取り付けられ、
前記金属基板は、前記ギヤケース側の前記モールドケースの第1の端面と対向する前記モールドケースの第2の端面と接着固定されており、
前記電子部品は、前記金属基板の前記ギヤケース側に配置され、
前記金属基板のベースの面は、前記モールドケースの第2の端面側の大気中に露出していることを特徴とする電子モジュール。 A metal substrate having conductor wiring formed on an upper surface of a base made of metal through an insulating layer made of resin;
A plurality of electronic components connected to the metal substrate via conductive connection members to form an electric circuit;
An electronic module having a mold case in which the metal substrate and the electronic component are accommodated and a bus bar and a terminal terminal for electrical connection with the outside are insert-molded,
The metal substrate has a base made of metal made of a conductive member that is not in contact with a grounded conductive member around the vehicle, and is an insulating member by an adhesive member made of an insulating member. It is bonded and fixed to the configured mold case, and the base of the metal substrate is electrically ungrounded,
The mold case has a frame shape that is open at the top and bottom, and is attached to the gear case,
The metal substrate is adhesively fixed to the second end surface of the mold case facing the first end surface of the mold case on the gear case side,
The electronic component is disposed on the gear case side of the metal substrate,
The surface of the base of the metal substrate is exposed to the atmosphere on the second end face side of the mold case.
前記電子モジュールは、アイドルストップスタータの制御に用いられるものであり、
前記アイドルストップスタータは、スタータモータと、該スタータモータの出力軸に接続されたピニオンギヤを押し出すマグネットスイッチとを備え、
前記電子モジュールは、前記スタータモータと前記マグネットスイッチを制御するものであり、
前記金属基板のベースは、前記スタータモータに1回通電される際に発生する熱を蓄積可能な熱容量を有することを特徴とする電子モジュール。 The electronic module according to claim 1,
The electronic module is used for controlling an idle stop starter,
The idle stop starter includes a starter motor and a magnet switch that pushes out a pinion gear connected to the output shaft of the starter motor,
The electronic module controls the starter motor and the magnet switch,
The electronic module according to claim 1, wherein the base of the metal substrate has a heat capacity capable of storing heat generated when the starter motor is energized once.
前記金属基板は、スタータモータ、マグネットスイッチ、エンジンとは反対側の位置になる様に前記ギヤケースに取付けられていることを特徴とする電子モジュール。 The electronic module according to claim 2, wherein
The electronic module according to claim 1, wherein the metal substrate is attached to the gear case so as to be located on a side opposite to a starter motor, a magnet switch, and an engine.
前記モールドケースは、前記モールドケースと前記金属基板との接着部に設けられ、接着剤が充填される溝を備え、
該溝のモールドケースの内側の壁は、その外側の壁より低いことを特徴とする電子モジュール。 The electronic module according to claim 1,
The mold case is provided in a bonding portion between the mold case and the metal substrate, and includes a groove filled with an adhesive.
An electronic module characterized in that an inner wall of the mold case of the groove is lower than an outer wall thereof.
前記外側の壁の端部が、前記金属基板の外周の配線禁止帯の箇所に突き当てられることを特徴とする電子モジュール。 The electronic module according to claim 4, wherein
The electronic module according to claim 1, wherein an end portion of the outer wall is abutted against a portion of a wiring prohibited band on the outer periphery of the metal substrate.
前記外側の壁の最外周の箇所に設けられた突起部を備え、
該突起部により、前記金属基板の端面を保持することを特徴とする電子モジュール。 The electronic module according to claim 4, wherein
Providing a protrusion provided on the outermost periphery of the outer wall,
An electronic module, wherein the end face of the metal substrate is held by the protrusion.
前記モールドケースは、前記モールドケースと前記金属基板との接触部に設けられ、パッキンが挿入される溝を備え、
該溝のモールドケースの内側の壁は、その外側の壁より低く、
さらに、前記モールドケースの外周端部に設けられ、前記金属基板を保持するスナップフィット部を備えることを特徴とする電子モジュール。 The electronic module according to claim 1,
The mold case is provided at a contact portion between the mold case and the metal substrate, and includes a groove into which a packing is inserted,
The inner wall of the mold case in the groove is lower than the outer wall;
The electronic module further includes a snap fit portion that is provided at an outer peripheral end portion of the mold case and holds the metal substrate.
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