JP5969405B2 - 車載用電子モジュール - Google Patents

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Description

本発明は、電子部品を搭載した回路基板と、その回路基板を収納して周囲環境から保護するケースと、回路基板と外部の電気回路を接続するコネクタ機構とを有する車載用電子モジュールに関する。
本技術分野の背景技術として、特開２００９−２９５３６２号公報（特許文献１）及び特開２００２−２０３６１４号公報（特許文献２）がある。特許文献１には、電子部品が実装された回路基板と、回路基板と外部とを電気的に接続するためのコネクタと、回路基板が搭載されるとともに、コネクタが接着材を介して接合される金属ベースと、回路基板及び金属ベースを覆う密封用のカバーと、が一体的に組み付けられてなる箱形電子モジュールであって、コネクタは、所要本数の金属端子と、樹脂製のハウジングとからなり、ハウジングは、外部ハーネスのプラグが差し込まれる、回路基板と略平行なソケット部、及び金属端子を保持する端子保持壁部を有する構造が記載されている（請求項１参照）。特許文献２には、ＥＣＵの実装基板上に形成された回路配線と他の回路配線との電気的接続を行うコネクタの一部を構成するコネクタハウジングを、ＦＰＣハーネスの一方の端末部に取り付け、他方の端末部を実装基板３の回路配線上に導電性接着剤を介して接続した構造が記載されている。この構造によれば、ＥＣＵにコネクタハウジングをＦＰＣハーネスを介して接続するため、ＥＣＵの実装基板上のコネクタハウジング実装部分の面積を小さくすることができる。また、コネクタハウジングをＥＣＵの筐体の外に取り付けたことにより、実装基板の高さを低くすることができ、筐体高さを含めたＥＣＵ全体の高さを低くすることができるため、ＥＣＵの小型化を実現することが可能である。
特開２００９−２９５３６２号公報 特開２００２−２０３６１４号公報
実装基板をケース内に封入した電子モジュールは、着脱可能な構造で外部の回路配線と接続するために、オス型コネクタハウジング部品を装着した構造となっており、実装基板とオス型コネクタピンを電気的に接続する工程が必須である。電子モジュールの寸法を決定している大きな要因は、回路基板に搭載・接続しているコネクタハウジングであり、部品点数及び組立工数の付加によるコストアップの要因にもなっている。コネクタハウジングを電子モジュールと分離しＦＰＣハーネスで接続した構造の場合は、電子モジュール自体の高さや寸法は小さくできるものの、回路基板にＦＰＣを接続する領域が必要で、コネクタハウジングを含めた電子モジュールの平面サイズは小さくなっていない。また、組立工数や部品点数はむしろ増えており、低コスト化も困難である。
本発明の目的は、従来と同等の外部接続機能と耐環境信頼性を有しつつ、オス型コネクタハウジング部品を無くして小型化と低コスト化を同時に達成可能な電子モジュールを提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明の車載用電子モジュールは、電子部品が実装された実装領域と基板端子が形成された端子形成領域とを有する回路基板と、前記回路基板の前記実装領域を収容するケースと、を備え、前記ケースは、前記実装領域を収容するケース内空間を形成する壁面と、メス型コネクタが装着されるオス型コネクタハウジングと、前記壁面及び前記オス型コネクタハウジングと共に一体成型され前記ケース内空間と前記オス型コネクタハウジングのハウジング空間とを仕切る隔壁とが一体成型されたケース部材を備え、前記回路基板は、前記ケース部材を貫通して、前記端子形成領域を前記オス型コネクタハウジングのハウジング空間側に露出させた構造を有すると共に、前記実装領域と前記端子形成領域との間に、前記回路基板を前記ケース部材に固定する絶縁樹脂部材を一体的に備え、前記絶縁樹脂部材を前記隔壁に固定する。
本発明によれば、従来と同等の外部接続機能と耐環境信頼性を有しつつ、オス型コネクタハウジング部品を無くして小型化と低コスト化を同時に達成可能な電子モジュールを提供することができる。
ケースの一部を成すベース部分にAlダイキャスト（アルミダイキャスト）で製作した部材を用いた車載用電子モジュールの構成を、ケースを透視して示す上面図である。 図１ＡのＡ−Ａ'断面を示す図である。 図１ＡのＢ−Ｂ'断面を示す図である。 車載用電子モジュールに顧客側コネクタを接続した状態の断面図である。 ケースを全て樹脂とした車載用電子モジュールの構成を、ケースを透視して示す上面図である。 図３ＡのＡ−Ａ'断面を示す図である。 図３ＡのＢ−Ｂ'断面を示す図である。 基板保持補助ガイドを用いて回路基板をケースに取り付けた車載用電子モジュールの構成を、ケースを透視して示す上面図である。 図４ＡのＡ−Ａ'断面を示す図である。 図４ＡのＢ−Ｂ'断面を示す図である。 回路基板に形成した絶縁樹脂部材とケースとを連結する構造の一例である。 回路基板に形成した絶縁樹脂部材とケースとを連結する構造の他の例である。 回路基板に形成した絶縁樹脂部材とケースとを連結する構造の他の例である。 回路基板に形成する絶縁樹脂部材を回路基板の幅方向に分割した車載用電子モジュールの構成を、ケースを透視して示す上面図である。 図８ＡのＡ−Ａ'断面を示す図である。 樹脂ケースの相対する２辺にコネクタ構造を有する車載用電子モジュールの構成を、ケースを透視して示す上面図である。 図９ＡのＡ−Ａ'断面を示す図である。 端子形成領域を補強した構造を有する実装基板の構成を示す上面図である。 図１０ＡのＡ−Ａ'断面を示す図である。 図１０ＡのＢ−Ｂ'断面を示す図である。
以下、実施例を図面を用いて説明する。
本実施例では、図１，２を用いて、自動車のエンジンルーム内に設置し、エンジンの駆動を適正に制御する電子モジュールの例を説明する。
図１Ａは、ケースの一部を成すベース部分にAlダイキャスト（アルミダイキャスト）で製作した部材を用いた車載用電子モジュールの構成を、ケースを透視して示す上面図である。図１Ｂは、図１ＡのＡ−Ａ'断面を示す図である。図１Ｃは、図１ＡのＢ−Ｂ'断面を示す図である。
図において、回路基板１は、端子形成領域３と、電子部品８，９，１０，１１を搭載する実装領域２とに分かれる。端子形成領域３と実装領域２との間には絶縁樹脂部材１２が回路基板１の周囲を包むように形成されている。絶縁樹脂部材１２の回路基板１上への形成は、２つに分割した絶縁樹脂部材を回路基板１を挟んで押し付けて接着剤で固着する方法、絶縁樹脂部材１２の領域にキャビティが形成された金型に回路基板１をセットし、エポキシ樹脂やフェノール樹脂などの熱硬化性樹脂をトランスファーモールドで形成する方法、ポリブチレンテレフタレートやナイロンやポリフェニレンサルファイドなどの熱可塑性樹脂を射出成形する方法のいずれかで行うことができる。絶縁樹脂部材１２の形成時期は、電子部品８〜１１を回路基板１に搭載する前である。
回路基板１への電子部品８〜１１の搭載は、粘着性のある鉛フリーのはんだペーストを所定の配線上に印刷・塗布し、電子部品８〜１１をマウントし、窒素雰囲気のコンベア炉によってリフローはんだ付けして行っている。はんだ付け後は、フラックス成分を洗浄・除去している。
樹脂ケース部材１３は、熱可塑性樹脂の射出成型で製造している。射出成型の金型は、ケース外周とコネクタハウジング空間２２を形成する金型部材、ケース内空間２１を形成する金型部材、Alダイキャスト製のケース部材（以下、Alダイキャスト部材という）１５を嵌め込む腹部の開口部を形成する金型部材の３部材から構成されている。組立は、Alダイキャスト部材１５に樹脂ケース部材１３を接着剤２０によって一体化し、後部の壁が無い袋形状を形成する。次に電子部品８〜１１を実装した回路基板１をケース内に後方から挿入し、前方隔壁１４の開口部１４ａから端子形成領域３をケースの外側（コネクタハウジング空間２２）に突き出す。このとき、前方隔壁１４に絶縁樹脂部材１２を押し当て、端子形成領域３に形成された基板端子（外周端子４と内周端子５）がコネクタハウジング空間２２の所定の位置に来るように位置決めして、前方隔壁１４と絶縁樹脂部材１２とを接着剤２３で固着する。前方隔壁１４は樹脂ケース部材１３のケース内空間２１とコネクタハウジング空間２２とを仕切る隔壁として、樹脂ケース部材１３と一体に成型されている。
次に、発熱の多い電子部品１１とAlダイキャスト部材１５との間に、粘性の高い熱伝導ペースト１８をディスペンサーで供給し、低温の加熱処理を加えてゲル化処理する。最後に後部ガイド１７を有する樹脂製の蓋１６を後方から押し込み、接着剤１９で蓋１６を樹脂ケース部材１３に固着している。後部ガイド１７は回路基板１の後端を保持して支える構造を有する。また、接着剤１９は蓋１６と樹脂ケース１３との隙間を埋め、樹脂ケース部材１３で形成されたケースの内部を封止する役割を果たす。回路基板１の端子パターンは、基板端面側に内層配線とスルーホール６で結線された外周端子４と、表層配線７と結線された内周端子５の２列配置となっている。外周端子４と内周端子５とが形成された端子形成領域３とケース部材１３の一部で形成されたコネクタハウジング空間２２とでオス型コネクタ１５０を構成している。図１では内層配線を図示していないが、例えば図５の内層配線５２と同様に内層配線が設けられている。
図２は、図１の電子モジュールのオス型コネクタ１５０に、顧客側のメス型コネクタ２００を装着した状態の断面を示す。メス型コネクタ２００は、回路基板１の外周端子４に接触して導通を得るコネクタピン２０３と、内周端子５に接触して導通を得るコネクタピン２０４とを有し、後段でワイヤハーネス２０２にかしめやはんだ接合で接続されている。オス型コネクタハウジング１３ａ内にメス型コネクタケース２０１が挿入されて装着される構造で、メス型コネクタ２００に形成された気密確保用の突起２０５によってコネクタハウジング１３ａと隙間無く密着した状態で装着されている。メス型コネクタ２００を挿入するときには、コネクタピン２０３，２０４によって基板端子（外周端子４と内周端子５）を介して端子形成領域３に、図２の紙面上で、右方向の摩擦力が加えられるが、隔壁１４に固着された絶縁樹脂部材１２が基板端子に加えられた力を支えるため、回路基板１の実装領域２には影響が及ばない。
上述したように、本実施例では、電子部品が実装された回路基板１を収容するケースは、実装領域２を収容するケース内空間を形成する壁面と、メス型コネクタ２００が装着されるオス型コネクタハウジング１３ａとが、一体成型されたケース部材（樹脂ケース）１３を備える。さらに、回路基板１は、ケース部材１３を貫通して、端子形成領域３をオス型コネクタハウジング１３ａのハウジング空間２２側に露出させた構造を有する。
回路基板１は、実装領域２と端子形成領域３との間に、回路基板１をケース部材１３に固定する絶縁樹脂部材を一体的に備え、ケース部材１３は、実装領域２を収容するケース内空間２１を形成する壁面、及びメス型コネクタ２００が装着されるオス型コネクタハウジング１３ａと一体成型され、ケース内空間２１とオス型コネクタハウジング１３ａのハウジング空間２２とを仕切る隔壁１４を備える。
また、ケース部材１３は、隔壁１４と相対する面が開放された樹脂部材で構成され、ケースは、ケース部材１３と、隔壁１４と相対するケース部材１３の開放面に組み付けられた樹脂製の蓋部材１６とを備えて構成される。
本実施例によれば、ケースの一部（本実施例では樹脂ケース部材１３の一部）と回路基板１の端子とで構成したオス型コネクタハウジング１３ａに顧客のメス型コネクタ２００を接続できる。このため、従来のオス型コネクタハウジング部品を無くすることができる。また、部品点数の削減や、回路基板とコネクタピンとのはんだ接合工程の省略により、製造コストの低減が可能となる。また、基板上に配置する最大の部品であるコネクタハウジングを無くしたため回路基板上のコネクタピン接続エリアも不用となり、基板サイズの縮小やモジュール高さの低減が可能となる。また、ケースは後ろ（コネクタハウジング１３ａと反対側の端部）の開口部を樹脂製の蓋１６と接着剤１９で気密に封止し、基板端子４，５を突き出す開口部１４ａも回路基板１に形成した絶縁樹脂部材１２と接着剤２３とで気密に封止した構造となっているため、ケース内の空間が外部と完全に遮断されている。これにより、電子部品８〜１１を実装した回路基板１が水分や腐食性ガスやチリなどの周囲環境の影響を受けることがない。特に、絶縁樹脂部材１２が開口部１４ａの周囲で隔壁１４との接触面積を広く確保しているので、接着剤２３による封止性能を高めることができる。また、基板端子４，５が突き出されたコネクタ空間２２も、顧客のメス型コネクタ２００がケースの一部で形成されたコネクタハウジング１３ａに密着して嵌め込まれた構造となっているため、外部と完全に遮断された状態となっている。このため、基板端子４，５とコネクタピン２０３，２０４との接触部が周囲環境の影響を受けることがなく、高い長期信頼性が得られるのである。また、発熱量の多い制御系の電子部品１１を回路基板１のAlダイキャスト部材１５側の基板面に配置し、電子部品１１との空間を高熱伝導の柔らかいゲル状絶縁樹脂で充填している。このため、電子部品１１の放熱性が向上して温度上昇が抑えられ、電子部品のはんだ付け部の熱疲労を抑制して長期信頼性の高い電子モジュールを提供できる。
なお本実施例では、Alダイキャスト部材１５と樹脂ケース部材１３とを接着剤２０で固着し一体化したが、熱可塑性樹脂を加熱してAlダイキャスト部材１５に溶着する方法、またはAlダイキャスト部材１５側に嵌合構造を形成しておいて溶着することにより得られるアンカー効果を併用する方法を用いて一体化してもよい。
絶縁樹脂部材１２の形成においては、後述する実施例２と同様に、回路基板１にスルーホール３９（図３Ａ，図３Ｂ参照）を設け、このスルーホール３９に絶縁樹脂部材１２を構成する樹脂を充填してもよい。
また、回路基板１の幅は、後述する実施例２と同様に、端子形成領域３の幅に比べて実装領域２の幅の方を広くしてもよい。また、絶縁樹脂部材１２の横幅よりも実装領域２の基板の幅の方を大きくしてもよい。このとき、樹脂ケース部材１３の左右側壁に側面ガイド４２（図３Ｃ参照）を設け、絶縁樹脂部材１２より左右にはみ出た回路基板１の側部を保持・固定するようにしてもよい。
また、後述する実施例２の図４Ａ，４Ｂ，４Ｃの構成のうち、基板保持補助ガイド４９と樹脂ケース４０の側壁に設けた溝５０とに係る構成を、本実施例に適用してもよい。後述する実施例２の図４Ａ，４Ｂ，４Ｃの構成では、回路基板１３３及び絶縁樹脂部材３８の幅関係が本実施例と同様である。従って、図４Ａ，４Ｂ，４Ｃと同様に、樹脂ケース部材１３に溝５０を設け、回路基板１を基板保持補助ガイド４９で樹脂ケース部材１３に保持することができる。
本実施例では、図３Ａ，３Ｂ，４Ａ，４Ｂ，４Ｃを用いて、金属部材を無くして小型・軽量化・低コスト化を図ったエンジン制御用の電子モジュールの例を説明する。
図３Ａは、樹脂のみでケースを構成した車載用電子モジュールの構成を、ケースを透視して示す上面図である。図３Ｂは、図３ＡのＡ−Ａ'断面を示す図である。図３Ｃは、図３ＡのＢ−Ｂ'断面を示す図である。
図において、回路基板３３は、端子形成領域３１と電子部品３７を搭載する実装領域３２とから構成される。端子形成領域３１と実装領域３２との境界には絶縁樹脂部材３８が基板のスルーホール３９を充填して形成されている。回路基板３３の幅は、端子形成領域３１の幅Ｗ３１に比べて実装領域３２の幅Ｗ３２の方が広くなっている。絶縁樹脂部材３８は端子形成領域３１の基板全周を覆って形成され、その絶縁樹脂部材３８の横幅Ｗ３８よりも実装領域３２の基板の幅Ｗ３２を大きくしている。樹脂ケース部材４０のケース内空間４６内の左右側壁４０ａ，４０ｂには、絶縁樹脂部材３８より左右にはみ出た回路基板３３の側部を保持・固定する役割の側面ガイド４２が形成されている。側面ガイド４２は、隔壁４１から、後方の蓋４３が嵌め込まれる部分の直前まで形成されている。樹脂ケース部材４０は射出成型で製造するため、コネクタハウジング空間４７の開口部から奥の隔壁４１に向かって凹んだ箇所が無い形状とし、またケース内空間４６の開口部から奥の隔壁４１に向かって凹んだ箇所が無い形状としている。これにより、射出成形後に金型を抜き抜くことを可能としている。ケース４０内を封止する蓋４３、及び端子形成領域３１の端子パターンは図１と同様であり、回路基板への電子部品の搭載方法も図１と同様で、ここでは説明を省略する。３４は内周端子、３５は外周端子、３６は内層配線と外周端子を電気的に接続するCu（銅）めっきされたスルーホールである。
本実施例によれば、図１の場合と同様に、従来のオス型コネクタハウジング部品を無くして顧客のメス型コネクタと電気的接続が可能となる。このため、部品点数の削減や、回路基板とコネクタピンのはんだ接合工程の省略により、製造コストの低減やモジュール高さの低減が可能となる。また、回路基板３３の４辺を保持する構造となっているため、基板の熱や応力による変形を抑制することができ、振動や衝撃に強い高信頼な電子モジュールを提供できる。Alダイキャスト部材１５を用いた電子モジュールに比べて発熱量の多い電子部品の放熱性は低下するが、Alダイキャスト部材１５の省略によって、より小型化が可能で軽量化が図れる利点がある。放熱性に関しては、射出成型時に金属部材をケース樹脂に埋設する方法や基板配線を利用してコネクタ部から放熱する方法、ケース内の実装基板表面やケース内壁に熱輻射率の高い材料を塗布するなどの方法で、熱対策が可能である。
図４Ａ，４Ｂ，４Ｃを用いて、図２と同様に樹脂のみでケース部材を構成し、回路基板の側面の保持構造を変えた例を説明する。図４Ａは、車載用電子モジュールの構成を、ケースを透視して示す上面図である。図４Ｂは、図４ＡのＡ−Ａ'断面を示す図である。図４Ｃは、図４ＡのＢ−Ｂ'断面を示す図である。ここでは、図２と異なる部分についてのみ詳細に説明する。
図において、回路基板１３３は端子形成領域３１の基板幅Ｗ３１と実装領域３２の基板幅Ｗ３２とを同じにしている。実装領域３２の基板側面には基板保持補助ガイド４９を、基板１３３を挟むように取り付け、樹脂ケース部材４０の左右側壁４０ａ，４０ｂに設けた溝５０に嵌め込んでいる。
本実施例によれば、基板１３３の幅が絶縁樹脂部材３８の幅より小さくても、回路基板１３３を樹脂ケース４０の後方開口部から挿入して組み立てる方法としても、基板保持補助ガイド４９を介して基板１３３を樹脂ケースの側壁に固定することができるため、高価な基板サイズの縮小が可能となり、電子モジュールの低コスト化が図れるのである。基板保持補助ガイド４９は、実装基板が完成してから取りつけて、樹脂ケース部材４０に挿入する手順とすれば、組立上の問題は生じない。
図５，６，７，８Ａ，８Ｂを用いて、樹脂ケースの隔壁から回路基板端子をコネクタハウジング空間に突き出した状態で、回路基板端子を隔壁に固定する絶縁樹脂部材の構造の例を説明する。図５，６，７は、基板に形成した絶縁樹脂部材とケースとを連結する構造の一例を示す図である。図８Ａは、回路基板に形成する絶縁樹脂部材を回路基板の幅方向に分割した車載用電子モジュールの構成を、ケースを透視して示す上面図である。図８Ｂは、図８ＡのＡ−Ａ'断面を示す図である。尚、本実施例で説明する絶縁樹脂部材の構造は、実施例１及び２に適用することができる。
図５は、絶縁樹脂部材５７がテーパ形状を有する構造の例である。図において、回路基板５４は端子形成領域５６と電子部品を搭載する実装領域５５に分かれ、絶縁基板５１と内層配線５２、表層配線５３から構成されている。回路基板５４の端子形成領域５６と実装領域５５との間には、断面がテーパ形状であり基板を一周する状態で絶縁樹脂部材５７が形成されている。絶縁樹脂部材５７が形成された領域で配線５２，５３が無い個所には複数のスルーホール５８が形成されて絶縁樹脂部材５７の絶縁樹脂が充填され、基板表裏の絶縁樹脂部材５７を連結した構造としている。樹脂ケース部材５９は、コネクタハウジング空間とケース内空間とを隔離する隔壁６０で仕切られており、隔壁６０には絶縁樹脂部材５７のテーパ形状に合わせて同一角度を持つ開口部６０ａが形成されている。絶縁樹脂部材５７と隔壁６０の開口部６０ａとは、シール用接着剤６１で強固に固着されている。
本実施例によれば、回路基板５４を隔壁６０に押し付けるだけで絶縁樹脂部材５７のテーパ形状の効果によって回路基板５４の位置決めができ、基板端子位置の高精度な組立が可能となる。また、スルーホール５８部に形成された絶縁樹脂部材５７の収縮力によって基板５４と絶縁樹脂部材５７との密着が長期に渡って保たれ、基板５４と絶縁樹脂部材５７との界面の高い気密性を長期に渡って維持することができる。また、絶縁樹脂部材５７と開口部６０ａとの界面は、シール接着剤によって優れた気密性を長期に渡って保つ。これらの構成による気密性の確保によって、ケース内に外気が浸入するのを長期に渡って防ぐことができ、耐環境性に優れた電子モジュールを提供できる。
図６は、絶縁樹脂部材６２がフランジ形状を有する構造の例である。図において、絶縁樹脂部材６２は、実装領域５５側で隔壁６０の開口サイズＷ６０より大きく、端子形成領域５６側で開口サイズＷ６０と同等以下のサイズを有している。接着剤６３は、厚肉の絶縁樹脂部材６２と隔壁６０との界面を気密にシールして固着するように形成されている。組立工程において、絶縁樹脂部材６２の薄肉部６２ａと隔壁６０の開口部６０ａとの間には、挿入作業を容易にするため一定のクリアランスが設けられており、正確な位置決めが難しい。このため、組立時にコネクタハウジング側に顧客のメス型コネクタと同様の基板端子挿入口を有する冶具を用い、回路基板５４の位置決めをして接着剤６３の硬化処理を行い、組み立てている。
図７は、接着剤を用いないで絶縁樹脂部材６４を隔壁６０に固定する構造の例である。図において、テーパ形状を有する絶縁樹脂部材６４の先端部には、基板５４側に逃げ空間６６が形成され、外側にかぎ爪６５が形成されている。隔壁６０の開口部６０aには、絶縁樹脂部材６４のテーパ形状と同一形状を有するテーパ形状が設けられている。開口部６０aのコネクタハウジング側の開口サイズは、絶縁樹脂部材６４のかぎ爪サイズより小さい関係になっている。絶縁樹脂部材６４を隔壁６０の開口部６０aに押し込んだとき、かぎ爪６５が隔壁６０を通過する時点で基板側の逃げ空間６６に曲げられて変形し、通過後は曲げが開放されて元に戻り、かぎ爪６５がストッパーとなってロックされた状態になる。
本実施例によれば、接着剤を使わなくても絶縁樹脂部材６４を隔壁６０に固定することが可能となり、接着剤の硬化処理が不要となる。このため、組立時間を短縮することが可能となり、製造コストを低減できるという効果がある。開口部６０aと絶縁樹脂部材６４との界面の気密性は高くないものの、コネクタ空間も外部と遮断されており、耐環境性が問題になることは無い。
図８Ａ，８Ｂは、絶縁樹脂部材８１を回路基板７１上に断続的に形成した構造の例である。図において、回路基板７１の端子形成領域７２と電子部品実装領域７７との間には、表層配線７５，７６の高さと同等かそれ以上の厚さを有する絶縁樹脂を印刷塗布・硬化処理して、表面を平坦化した領域７８を形成している。断続的な絶縁樹脂部材８１は、平坦化した絶縁樹脂層７８の上に形成されている。個々の絶縁樹脂部材８１は、少なくとも１個以上の基板のスルーホール７９に充填された絶縁樹脂で基板表裏の絶縁樹脂部材８１が結合されている。隔壁８３の開口部８３ａは、基板７１の端子形成領域７２が通れるサイズに形成されており、隔壁８３への絶縁樹脂部材８１の固定は接着剤で行っている。基板７１の端子形成領域７２には、顧客のメス型コネクタに対応して位置決めが容易なようにスリット８０が形成されている。７３は外周端子、７４は内周端子、８４は内層配線、８２は樹脂ケース部材である。
図５，６，７，８Ａ，８Ｂの実施例によれば、コネクタ挿入時の応力負荷を回路基板７１の電子部品実装領域７７側に伝えない構造を実現でき、基板７１の変形を防いで半田接合部の信頼性を向上することができる。さらに、図８Ａ，８Ｂの実施例によれば、絶縁樹脂部材８１を形成する領域をはんだレジストなどの絶縁樹脂層で平坦化しているため、熱硬化性樹脂をトランスファーモールドすることにより絶縁樹脂部材８１を形成する場合に、有効である。本実施例では、金型を回路基板に押し付けたときに界面にできる隙間を数μｍ以下に狭くすることができ、モールド樹脂の流れ出しを防ぐことができる。これにより、バリなどの無い絶縁樹脂部材８１の形成が可能となる。また、個片化された絶縁樹脂部材８１が絶縁樹脂層７８との界面強度や絶縁樹脂層７８と回路基板７１との界面強度が小さかった場合でも、スルーホール７９に形成された絶縁樹脂によって基板表裏の絶縁樹脂部材８１が一体化されているので、絶縁樹脂部材８１が回路基板７１から剥離してしまうことが無く、初期歩留まりや長期信頼性の高い電子モジュールを提供することができる。
本実施例に係る絶縁樹脂層７８を他の実施例において実施してもよいことは言うまでもない。他の実施例において、絶縁樹脂部材１２，３８，５７，６２，６４，１３３等を、熱硬化性樹脂をトランスファーモールドすることにより形成する場合には、絶縁樹脂層７８を形成することにより、モールド樹脂の流れ出しを防ぐことができる。
本実施例では、図９Ａ，９Ｂを用いて、接続端子数が多い場合でも小型化できるエンジン制御用の電子モジュールの例を説明する。
図９Ａは、樹脂ケースの２辺にハーネスに繋ぐメス型コネクタを接続可能な電子モジュールの構成を、ケースを透視して示す上面図である。図９Ｂは、図９ＡのＡ−Ａ'断面を示す図である。図において、回路基板９１は、端子形成領域１１１，１１２と電子部品１１０を搭載する実装領域１００から成る。端子形成領域１１１，１１２と実装領域１００との間には絶縁樹脂部材１０１，１０２が熱硬化性樹脂のトランスファーモールドで形成されている。図には記載していないが、モールド周囲の回路基板面は、表層配線による凹凸によってモールド樹脂が漏れるのを防ぐため、実施例３と同様に、レジストなどの絶縁性樹脂で平坦化処理している。
回路基板９１の幅は、端子形成領域１１１，１１２より実装領域１００を広くしており、絶縁樹脂部材１０１，１０２の幅よりも実装領域１００の幅が広くなるようにしている。絶縁樹脂部材１０１，１０２の形状は、外側に向かって薄肉となるテーパ形状にしている。端子形成領域１１１，１１２の端子パターンは、外周端子９２，９７と千鳥に配置した内周端子９３，９８とで構成され、外周端子９２，９７はCuめっきされたスルーホール９４，９９で内層配線１１３と接続されている。
樹脂ケース部材１０３には、コネクタハウジング空間１０６とケース内空間１０５が形成され、両者の間には基板端子９２，９３，９７，９８が形成された端子形成領域１１１，１１２を突き出す開口部１１４ａを有する隔壁１１４が形成されている。開口部１１４ａの形状は、絶縁樹脂部材１０１が密着して納まるように絶縁樹脂部材１０１と同じテーパ形状としている。樹脂ケース部材１０３の後方の開口部を封じる蓋部材１０４は、オス型コネクタを構成するコネクタハウジング空間１０７を有している。蓋部材１０４の蓋となる壁部分には、絶縁樹脂部材１０２が密着して納まる形状の開口部１０４ａが形成されている。また樹脂ケース部材１０３の開口部に押し込んで気密性を得る挿入部１０９が形成されている。挿入部１０９には、挿入性と気密性を上げるため、複数のリング状突起１０９ａが形成されている。
組立は、電子部品が実装された絶縁樹脂部材１０１，１０２付きの回路基板９１を、樹脂ケース部材１０３後方の開口部から挿入する。なお図では省略したが、樹脂ケース部材１０３の側壁には、絶縁樹脂部材１０１，１０２よりはみ出した基板９１の側面部が入る溝形状の側面ガイドが形成されている。基板９１を側面ガイドに嵌め込んで絶縁樹脂部材１０１が隔壁１１４の開口部１１４ａに突き当たるまで押し込んでいる。次に、蓋部材１０４を、開口部１０４ａから基板端子９７，９８が形成された端子形成領域１１２が突き出るようにして樹脂ケース部材１０３の開口部に押し当て、さらに強く押し込んで絶縁樹脂部材１０２が隔壁１１４の開口部１１４ａと蓋部材１０４の開口部１０４ａに密着して止まるまで押し込む。その状態で、樹脂ケース部材１０３の後方端部と蓋部材１０４の外周段差部にできる隙間に液状接着剤を流し込んで、硬化処理する。
本実施例によれば、電子モジュールの接続端子数が100〜数百と多い場合でも、一辺の接続端子を２列配置として相対する２辺に接続端子を設けたことにより、基板の幅を広げなくても必要な端子数を形成することが可能となり、電子モジュールの平面サイズを小さくすることが可能となる。また、電子モジュールの組立も、基板の挿入と蓋部材の押し込み作業、外側のケースと蓋部材の間にできた隙間を接着剤で埋める作業のみでよく、組立性にも優れた電子モジュールを提供できる。
本実施例では、図１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃを用いて、回路基板の端子構造の他の例を詳細に説明する。
図１０Ａは、端子配列が２列の４層基板で、基板端面を補強した構造について、特に端子形成領域を示す上面図である。図１０Ｂは、図１０ＡのＡ−Ａ'断面を示す図である。図１０Ｃは、図１０ＡのＢ−Ｂ'断面を示す図である。尚、本実施例で説明する端子構造は、上述した他の実施例に適用することができる。
図において、回路基板１２１の実装領域１３９には、信号用配線１２５と電源用配線１２６とがパターン形成されている。また、端子形成領域１３８には外周端子１２２と内周端子１２３とが形成されている。外周端子１２２は内層配線１２８とスルーホール１２４に形成されたCuめっき膜１３１によって電気的に接続されている。電気的に接続されるのは、４層の配線層の内、片側の２層間で行われている。電気的に接続しない配線層では、スルーホール１２４のCuめっき膜１３１を支えるランド１３７を、周囲の配線領域と絶縁層１３２によって電気的に遮断した構造が採られている。尚、外周端子１２２と内周端子１２３とは、回路基板１２１の表面に形成されており、内層配線１２８に対して表層配線を構成する。
回路基板１２１の実装領域１３９と端子形成領域１３８との間には、回路基板１２１をケース部材の隔壁に固定するための絶縁樹脂部材１４０が基板１２１を取り巻くように形成されている。その絶縁樹脂部材１４０で覆われた基板領域内の複数個所に配線領域を避けてスルーホール１２９が形成され、基板表裏の絶縁樹脂部材１４０が同一の樹脂で連結された構造となっている。
端子形成領域１３８の基板側面部には、基板１２１を挟むように側面保護樹脂部材１３４が形成され、基板端面から絶縁樹脂部材１４０の領域まで形成されたスリット部１３８ａには断面がリベット形状の樹脂部材１３５が形成されている。また基板端面には、４層の配線を隠すように端面保護部材１３６が形成されている。側面保護部材１３４やリベット形状樹脂部材１３５、端面保護部材１３６は絶縁樹脂部材１４０を熱硬化性樹脂をトランスファーモールドで形成する時に、金型の工夫によって同時に形成することができる。端面保護部材１３６や側面保護部材１３４は、実装基板完成後に嵌め込みや接着の工法で後から取り付けることも可能である。なお、図では記載しなかったが、トランスファーモールドで樹脂部材を形成する領域は、金型と回路基板間に隙間が生じないように、樹脂塗布・硬化処理によって平坦化処理している。
本実施例によれば、側面や端面の保護部材、リベット形状の樹脂部材、配線層やランド間に形成されたCuめっき膜の働きによって、端面から生じ易い層間剥離を防止することができる。このことによって、顧客のメス型コネクタの繰り返し挿抜による不具合の発生を防止でき、長期使用時に層間に侵入した水分によって絶縁不良やリーク不良が発生することを防止でき、信頼性の高い電子モジュールを提供できる。
層間剥離を防止するためには、スルーホール１２４は回路基板１２１の端部に近付けて配置することが好ましい。基板端子はメス型コネクタとの接続のため、回路基板１２１の端部に配置される。このため、基板端子の形成範囲内にスルーホール１２４を設けている。本実施例では、基板端子を外周端子１２２と内周端子１２３との２列に配置している。この場合、スルーホール１２４を回路基板１２１の端部に近づけるため、外周端子１２２の形成範囲内にスルーホール１２４を設けている。
上述の各実施例で説明したように、本発明は以下の構成を備える。
本発明に係る車載用電子モジュールは、回路基板に電子部品を搭載した実装基板と、実装基板を収納して周囲環境から保護するケース部材とで構成し、回路基板の一部をケース部材に設けた開口部からケース部材の外側に突き出し、基板端子を外部のメス型コネクタに挿入して電気的導通を得る接続構造とし、ケース部材の一部がメス型コネクタを装着しかつ基板端子が存在する空間を周囲環境から遮断するコネクタハウジングを形成する構造とし、ケースに回路基板を固定するための絶縁樹脂部材を回路基板に一体的に成型または接合・接着により形成した構造としたものである。
すなわち、従来の接続用金属ピンとポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）やナイロンやポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）などから成る熱可塑性樹脂で作られたコネクタハウジング部品を用いることなく、ケースの一部と回路基板の端子を用いて接続できるため、部品点数の削減や回路基板とコネクタピンのはんだ接合工程の省略による製造コストの低減が可能となる。また、コネクタハウジング部材は顧客側のメス型コネクタを装着するためサイズが大きく、回路基板にそのコネクタハウジング部材を搭載するため電子モジュールの高さが高くなっていたが、その部材を省略したことにより電モジュール高さをコネクタハウジングと同じ厚さにまで薄くすることができる。また、平面サイズもコネクタ部材搭載エリア及びコネクタピン接続エリアを無くすことができ、基板端子の接続エリアは必要なものの、前者の２つのエリア合計と比べると小さくて済み、電子モジュールの薄型化と小型化が可能となるのである。さらには、電子部品搭載後の実装基板の加熱プロセスが無くなるため、電子部品のはんだ接合部の化合物成長や熱応力による劣化や損傷、コンデンサー等の周辺部材の熱による損傷などの懸念が無くなり、歩留まりや信頼性の向上が期待できる。
また、上記の車載用電子モジュールにおいて、回路基板をケース部材に固定するための絶縁樹脂部材を、回路基板の端子形成領域と部品を搭載する実装領域との間に形成したものである。
この端子形成領域と実装領域の間に、回路基板をケース部材に固定するための絶縁樹脂部材を形成したことにより、コネクタ装着時に基板端子に加わる外力を絶縁樹脂部材で支える構造が可能となり、基板の実装領域に外力が及んで基板が変形することが無くなるため、電子モジュールの信頼性の向上が図れる。また、ケース部材の開口部から基板端子を外部に突き出した構造でも、回路基板の全周に形成した絶縁樹脂部材とケース部材とを接着剤等で気密に固着することによりケース内の気密封止が可能となり、耐環境性を向上できるのである。
また、本発明に係る車載用電子モジュールは、絶縁樹脂部材が回路基板の貫通孔を通じて連結した構造を有する。
回路基板に貫通孔を形成して基板表裏の絶縁樹脂部材を一体化したことにより、絶縁樹脂部材と回路基板の接着力が不十分な場合であっても、貫通孔に形成された絶縁樹脂部材の収縮力によって基板表裏の絶縁樹脂部材が基板を締め付けた状態となり、絶縁樹脂部材と回路基板が剥離して取れてしまうという懸念が無くなる。
また、本発明に係る車載用電子モジュールは、ケース部材が、基板端子を突き出す開口部を形成した壁面（前方）を有する樹脂部材と、その壁面の反対側の壁面（後方）を有する樹脂部材とを有し、両樹脂部材が気密構造で一体化した構造を有する。
前方壁面を有するケース部材と後方壁面を別の部材構成としたことにより、実装基板をケース後方から挿入して前方壁面に固定し、その後、後方壁面を取り付けてケース内を気密に封止することができ、電子モジュールの組立が容易となる。
また、本発明に係る車載用電子モジュールは、絶縁樹脂部材がケース部材のコネクタハウジングを形成する側の開口部を有する壁面に固着された構造を有する。
絶縁樹脂部材と前方の壁面を固着した構造とすることにより、回路基板の実装領域に端子形成領域に加えられる外力が伝わるのを防ぐことが可能となる。
また、本発明に係る車載用電子モジュールは、ケース内の実装基板が、回路基板に形成された絶縁樹脂部材と、ケースの両側壁に形成されたガイドとで固定・保持された構造を有する。
ケース内の実装基板を、絶縁樹脂部材と、基板の両側に設けられケース内の基板長さの1/2以上の長さを有するガイドで固定・保持した構造とすることで、電子モジュールに振動や衝撃が加わった場合でも、ケース内の基板の動きを最小限に留めることが可能となり、基板の曲げや基板とケースの衝突による高い衝撃力の発生を防止して、物理的な負荷に対する電子モジュールの信頼性を高くすることができる。
また、本発明に係る車載用電子モジュールは、回路基板の端子形成領域において、基板端面に近い端子領域に内層配線と表層配線を接続するためのスルーホールが形成され、スルーホールの側壁にCuめっきが形成された構造を有する。
また、回路基板の端子形成領域の基板端子間に、回路基板端面からスリットが形成され、スリット内を埋め基板表裏にスリット幅より広い頭部を有するリベット状の絶縁樹脂を設けた。
端子形成領域の基板端面近傍に、基板の層間をスルーホール内のCuめっきで連結した構造や、リベット形状の絶縁樹脂で基板を挟みつける構造としたことで、多層基板の層間剥離が発生することを防止でき、コネクタの繰り返し着脱性に優れた電子モジュールを提供できる。また、層間への水分侵入による絶縁不良に強い車載用電子モジュールを提供できる。
なお、本発明は上記した各実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
１…回路基板、２…実装領域、３…端子形成領域、４…外周端子、５…内周端子、８，９，１０，１１…電子部品、１２…絶縁樹脂部材、１３…樹脂ケース部材、１３ａ…オス型コネクタハウジング、１４…前方隔壁、１４ａ…開口部、１５…Alダイキャスト製のケース部材、１６…蓋、１７…後部ガイド、１８…熱伝導ペースト、１９…接着剤、２０…接着剤、２１…ケース内空間、２２…コネクタハウジング空間、２３…接着剤、３１…端子形成領域、３２…実装領域、３３…回路基板、３４…内周端子、３５…外周端子、３６…スルーホール、３７…電子部品、３８…絶縁樹脂部材、３９…スルーホール、４０…樹脂ケース部材、４１…隔壁、４２…側面ガイド、４３…蓋、４６…ケース内空間、４７…コネクタハウジング空間、４９…基板保持補助ガイド、５０…溝、５１…絶縁基板、５２…内層配線、５３…表層配線、５４…回路基板、５５…実装領域、５６…端子形成領域、５７…絶縁樹脂部材、５８…スルーホール、５９…樹脂ケース部材、６０…隔壁、６０ａ…開口部、６１…シール用接着剤、６２…絶縁樹脂部材、６３…接着剤、６４…絶縁樹脂部材、６５…かぎ爪、６６…逃げ空間、７１…回路基板、７２…端子形成領域、７３…外周端子、７４…内周端子、７５，７６…表層配線、７７…電子部品実装領域、７８…平坦化した絶縁樹脂層、７９…スルーホール、８０…スリット、８１…絶縁樹脂部材、８２…樹脂ケース部材、８３…隔壁、８３ａ…開口部、８４…内層配線、９１…回路基板、９２，９７…外周端子、９３，９８…内周端子、９４，９９…スルーホール、１００…実装領域、１０１，１０２…絶縁樹脂部材、１０３…樹脂ケース部材、１０４…蓋部材、１０５…ケース内空間、１０６…コネクタハウジング空間、１０７…コネクタハウジング空間、１０９…挿入部、１０９ａ…リング状突起、１１０…電子部品、１１１，１１２…端子形成領域、１１３…内層配線、１１４…隔壁、１１４ａ…開口部、１２１…回路基板、１２２…外周端子、１２３…内周端子、１２４…スルーホール、１２５…信号用配線、１２６…電源用配線、１２８…内層配線、１３１…Cuめっき膜、１３２…絶縁層、１３３…回路基板、１３４…側面保護部材、１３５…断面がリベット形状の樹脂部材、１３６…端面保護部材、１３７…ランド、１３８…端子形成領域、１３８ａ…スリット部、１３９…実装領域、１４０…絶縁樹脂部材、１５０…オス型コネクタ、２００…メス型コネクタ、２０１…メス型コネクタケース、２０２…ワイヤハーネス、２０３，２０４…コネクタピン、２０５…突起。

Claims (6)

  1. 電子部品が実装された実装領域と基板端子が形成された端子形成領域とを有する回路基板と、前記回路基板の前記実装領域を収容するケースと、を備え、
    前記ケースは、前記実装領域を収容するケース内空間を形成する壁面と、メス型コネクタが装着されるオス型コネクタハウジングと、前記壁面及び前記オス型コネクタハウジングと共に一体成型され前記ケース内空間と前記オス型コネクタハウジングのハウジング空間とを仕切る隔壁とが一体成型されたケース部材を備え、
    前記回路基板は、前記ケース部材を貫通して、前記端子形成領域を前記オス型コネクタハウジングのハウジング空間側に露出させた構造を有すると共に、前記実装領域と前記端子形成領域との間に、前記回路基板を前記ケース部材に固定する絶縁樹脂部材を一体的に備え、
    前記絶縁樹脂部材を前記隔壁に固定した車載用電子モジュール。
  2. 請求項１に記載の車載用電子モジュールにおいて、
    前記ケース部材は、前記隔壁と相対する面が開放された樹脂部材で構成され、
    前記ケースは、前記ケース部材と、前記隔壁と相対する前記ケース部材の開放面に組み付けられた樹脂製の蓋部材とを備えて構成された車載用電子モジュール。
  3. 請求項１に記載の車載用電子モジュールにおいて、
    前記絶縁樹脂部材は前記回路基板の両面に設けられ、前記回路基板の両面に設けられた前記絶縁樹脂部材が前記回路基板に形成された貫通孔を通じて連結した構造を有する車載用電子モジュール。
  4. 請求項１に記載の車載用電子モジュールにおいて、
    前記ケース部材は、前記回路基板が前記ケース部材を貫通する方向に対して垂直な方向に位置する両側壁に、前記回路基板を保持するガイドを備え、
    前記ガイドで前記回路基板の側方両端部を保持した車載用電子モジュール。
  5. 請求項１に記載の車載用電子モジュールにおいて、
    前記端子形成領域に、内層配線と表層配線を接続するためのスルーホールが形成され、スルーホールの側壁にCuめっきが形成された構造を有する車載用電子モジュール。
  6. 請求項１に記載の車載用電子モジュールにおいて、
    前記端子形成領域の基板端子間に前記回路基板の端面からスリットが形成され、前記スリット内を埋め前記回路基板の表裏にスリット幅より広い頭部を有するリベット形状の絶縁樹脂が設けられている車載用電子モジュール。
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