JP6166655B2 - 電子回路ユニット及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、自動車の電子制御ユニット（ＥＣＵ：Erectronic Control Unit）等に適用される電子回路ユニット、特に、モールド樹脂で外装ケースを回路基板と一体に形成した電子回路ユニット及びその製造方法に関するものである。

電子部品を搭載した回路基板（プリント配線板やバスバー配線板など）を、コネクタ等を装備した１つの電子回路ユニットとしてモジュール化する場合、従来では一般的に、別途成形した樹脂製のハードケースに回路基板を組み込むことで電子回路ユニットとしていた（特許文献１参照）。

しかし、そのように構成した場合、部品点数が多くなる上、組立費用が嵩むことになる。

そこで、電子部品を搭載した回路基板を金型内にセットして、外装ケースを熱可塑性樹脂でインサート成形することが考えられている。このように外装ケースをインサート成形によるモールド樹脂で構成する場合、別途ハードケースを樹脂で成形して回路基板をその中に組み込む必要がなくなるため、部品点数を少なくできる上、組立手間も省略できるメリットが得られる。

特開２０００−１３４７６６号公報

ところで、回路基板を金型内にセットして外装ケースをモールド成形する場合、成形時の樹脂による圧力（特に金型内への樹脂の充填圧力）に耐えられない電子部品（例えば、電解コンデンサや発振子、フィルタ等）に圧力がかからないようにする必要がある。

そこで、成形時の樹脂による圧力に耐えられない電子部品をまとめて回路基板上の特定の場所に配置し、その特定の場所を金型の外部に露出させた状態で、金型に回路基板をセットして、外装ケースを射出成形することが考えられる。

しかし、そのように外装ケースをモールド成形した場合、露出部分の背面側に作用する成形時の樹脂の圧力によって、回路基板が変形し、内層の導体配線パターンや電子回路などに損傷が生じるおそれがあることがわかった。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、外装ケースの射出成形時に生じる回路基板や電子回路の損傷を抑制することのできる電子回路ユニット及びその製造方法を提供することにある。

前述した目的を達成するために、本発明に係る電気回路ユニットは、下記（１）〜（３）を特徴としている。
（１） 電子部品が搭載され、モールド樹脂によって形成される外装ケースで覆われた回路基板の板面の一部に、背面側が前記モールド樹脂で覆われ、表面側が前記外装ケースから露出しているモールド除外部が設けられた電子回路ユニットであって、
前記外装ケースは、前記モールド除外部の背面側に位置する前記外装ケースの背面壁が、前記外装ケースの他の部分を構成する樹脂よりも流動性の高い樹脂によって形成されることによって、流動性の異なる複数の樹脂により多色成形されている
ことを特徴とする電子回路ユニット。
（２） 前記外装ケースに一体にコネクタハウジングが設けられている
ことを特徴とする上記（１）に記載の電子回路ユニット。
（３） 前記外装ケースにヒンジを介して一体に前記モールド除外部を覆う蓋体が設けられている
ことを特徴とする上記（１）または（２）に記載の電子回路ユニット。

上記（１）の構成の電子回路ユニットによれば、モールド除外部の背面側に位置する外装ケースの背面壁を構成する樹脂として、外装ケースの他の部分を構成する樹脂よりも流動性の高い樹脂が使用されているので、外装ケースの射出成形時に、モールド除外部の回路基板に作用する樹脂による圧力を低減することができる。従って、樹脂の圧力による回路基板の変形を抑制することができ、回路基板や電子回路の損傷を抑制することができる。また、外装ケースが、流動性の異なる複数の樹脂により多色成形されているので、全体のコストを抑えながら、外装ケースの各部で樹脂固有の性質を活かすことができる。
上記（２）の構成の電子回路ユニットによれば、外装ケースにコネクタハウジングを一体に設けているので、コネクタを別途組み付ける必要がなくなる。
上記（３）の構成の電子回路ユニットによれば、外装ケースにヒンジを介して一体にモールド除外部を覆う蓋体を設けているので、部品点数を増やさずに、蓋体によりモールド除外部を保護することができる。

前述した目的を達成するために、本発明に係る電気回路ユニットの製造方法は、下記（４）を特徴としている。
（４） 電子部品が搭載され、モールド樹脂によって形成される外装ケースで覆われた回路基板の板面の一部に、背面側が前記モールド樹脂で覆われ、表面側が前記外装ケースから露出しているモールド除外部が設けられた電子回路ユニットの製造方法であって、
前記回路基板を金型内にセットし、
前記金型内のキャビティに溶融樹脂を充填して前記外装ケースを射出成形する際に、前記モールド除外部の背面側に位置する前記外装ケースの背面壁を構成する樹脂として、前記外装ケースの他の部分を構成する樹脂よりも流動性の高い樹脂を使用することによって、流動性の異なる複数の樹脂により前記外装ケースを多色成形する
ことを特徴とする電子回路ユニットの製造方法。

上記（４）の構成の電子回路ユニットの製造方法によれば、モールド除外部の背面側に位置する外装ケースの背面壁を構成する樹脂として、外装ケースの他の部分を構成する樹脂よりも流動性の高い樹脂を使用することで、外装ケースを、流動性の異なる複数の樹脂により多色成形する。これにより、外装ケースの射出成形時に、モールド除外部の回路基板に作用する樹脂による圧力を低減することができる。従って、樹脂の圧力による回路基板の変形を抑制することができ、回路基板や電子回路の損傷を抑制することができる。また、外装ケースを、流動性の異なる複数の樹脂により多色成形するので、全体のコストを抑えながら、外装ケースの各部で樹脂の性質を活かすことができる。

本発明によれば、外装ケースの射出成形時に、モールド除外部の回路基板に作用する樹脂による圧力を低減することができる。従って、樹脂の圧力による回路基板の変形を抑制することができ、回路基板や電子回路の損傷を抑制することができる。また、外装ケースを、流動性の異なる複数の樹脂により多色成形するので、全体のコストを抑えながら、外装ケースの各部で樹脂固有の性質を活かすことができる。

以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という。）を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。

図１は、本発明の実施形態の電子回路ユニットの外観斜視図である。 図２（ａ）から図２（ｃ）は、前記電子回路ユニットの構成図で、図２（ａ）は上面図、図２（ｂ）は側面図、図２（ｃ）は下面図である。 図３は、図２（ａ）のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１は、実施形態の電子回路ユニットの外観斜視図、図２（ａ）から図２（ｃ）は前記電子回路ユニットの構成図で、図２（ａ）は上面図、図２（ｂ）は側面図、図２（ｃ）は下面図、図３は、図２（ａ）のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視断面図である。

図１及び図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、本実施形態の電子回路ユニット１は、電子部品１１を搭載し全周がモールド樹脂による外装ケース２０で覆われた矩形状の回路基板１０の板面の一部に、背面側がモールド樹脂で覆われるものの表面側がモールド樹脂で覆われずに外装ケース２０から露出しているモールド除外部１０Ａが設けられた電子回路ユニットである。

この電子回路ユニット１の外装ケース２０には、コネクタ２を構成するコネクタハウジング２３が一体に形成されている。コネクタハウジング２３は、回路基板１０の表面側に回路基板１０に対して垂直な方向に突設されている。また、外装ケース２０には、コネクタ２から遠い位置に位置させて、薄肉のヒンジ３１を介して、一体にモールド除外部１０Ａを覆うための蓋体３０が開閉自在に形成されている。

回路基板１０のモールド除外部１０Ａは、外装ケース２０を射出成形する際に、成形時の樹脂による圧力に耐えられない電子部品（例えば、電解コンデンサや発振子、フィルタ等）１１をまとめて回路基板１０の表面側の一箇所に配置した部分であり、蓋体３０に近い位置に配置されている。このモールド除外部１０Ａは、製品段階で、外装ケース２０に設けた開口部２０Ａから外部に露出しており、開口部２０Ａの周縁部は、回路基板１０の表面側に被さり、蓋体３０の内面の凸枠部３２が嵌まる嵌合枠部２２として形成されている。

また、図３に示すように、モールド除外部１０Ａの背面側は、外装ケース２０の背面壁を構成するモールド樹脂によって覆われている。モールド除外部１０Ａの背面に位置する外装ケース２０の背面壁上の部分（以下、「モールド除外部の背面壁」という）２０Ｂは、外装ケース２０の他の部分２０Ｃとは別の熱可塑性樹脂で構成されている。

すなわち、外装ケース２０の他の部分（主にモールド除外部の背面壁２０Ｂを除く部分）２０Ｃは、例えば、工業製品として高い強靱性や耐熱性などを発揮でき、しかも、安価に入手可能なエンジニアリング・プラスチックであるポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）で構成されている。しかし、モールド除外部の背面壁２０Ｂ（または、少なくともモールド除外部の背面壁２０Ｂを含むように限定された部分）だけは、外装ケース２０の他の部分２０Ｃを構成する樹脂（ＰＢＴ等）よりも溶融時の流動性の高い樹脂、例えば、液晶ポリマー（ＬＣＰ）で構成されている。これは、流動性の高い樹脂を用いることで、射出成形時の樹脂による圧力を低減するためである。

従って、外装ケース２０は、流動性の異なる２種類の樹脂により２色成形されている。もちろん、モールド除外部の背面壁２０Ｂを構成する樹脂を、外装ケース２０の他の部分を構成する樹脂よりも流動性の高い樹脂とするという条件を満たせば、別の樹脂の組み合わせを選択することもできる。

また、図１から図２（ｃ）に示すように、外装ケース２０の開口部２０Ａの周囲の適宜の複数箇所には、蓋体３０によって開口部２０Ａを塞いだときに、蓋体３０側のロック部３８と係合して蓋体３０を閉位置にロックする係合部２８が設けられている。また、蓋体３０には、例えば、背の高い電子部品１１を回路基板１０に実装したときに、その頭部分を収容できる部品収容部３５が設けられ、蓋体３０全体の装着高さを低くできるようになっている。

また、図３に示すように、回路基板１０の内層（必要に応じて基板の表面層も含む）には、銅箔による複数層（図３では模式的に２層を示すが何層でも可）の導体配線パターン１２が設けられている。また、回路基板１０の表面側や背面側に実装された電子部品（その一つを符号１１で示す）は、所定の導体配線パターン１２にそれぞれ端子が電気的に接続されている。

また、回路基板１０の所定部位においては、回路基板１０と交差する方向（回路基板１０の表面側）に延びるコネクタ端子１５の基端部が所定の導体配線パターン１２に接続されている。この場合、コネクタ端子１５としては、例えば、回路基板１０に圧入することで導体配線パターン１２に容易に接続できるプレスフィット端子が用いられている。

次に電子回路ユニット１の製造方法（特に外装ケース２０の成形方法）について説明する。
この電子回路ユニット１の外装ケース２０を成形する場合は、予め、回路基板１０の所定箇所にコネクタ端子１５を装着しておき、回路基板１０を図３中二点鎖線で示す金型１００内にセットする。その際、モールド除外部１０Ａは、金型１００の開口部１００Ａから外部（または、金型１００の内部であっても、樹脂を充填しない条件で確保した非キャビティ空間）に露出させておく。そして、金型１００内のキャビティ（図３において外装ケース２０を構成する樹脂が充填されている空間）に溶融樹脂を充填して、外装ケース２０を成形する。

ところで、モールド除外部１０Ａの背面側は、樹脂で覆うことになっているので、この部分（モールド除外部の背面壁２０Ｂ）を形成するキャビティにも溶融樹脂が充填されるが、表面側のモールド除外部１０Ａには溶融樹脂が充填されない。

従って、回路基板１０の表面側と背面側の力のアンバランスにより、溶融樹脂の充填時に、モールド除外部１０Ａの回路基板１０には、樹脂の圧力によって背面側から表面側に向かう力Ｐが作用することになる。この力Ｐが過大に作用すると、回路基板１０に変形が生じて、回路基板１０の内層の導体配線パターン１２や電子回路１１に損傷が生じる可能性がある。

そこで、この電子回路ユニット１の製造方法では、モールド除外部の背面壁２０Ｂを含む部分だけを、外装ケース２０の他の部分よりも流動性の高い樹脂で成形することにしている。流動性の高い樹脂を使用することにより、射出成形時に回路基板１０に作用する樹脂の圧力（溶融樹脂の充填圧力）を低減できるからである。

実際の成形は２色成形で行う。例えば、図３のＨ１で示す範囲を、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）を用いて１次金型で成形する。そうすることで、モールド除外部の背面壁２０Ｂを除く外装ケース２０の他の部分２０Ｃを成形することができる。次に、図３のＨ２で示す範囲を、流動性の高い液晶ポリマー（ＬＣＰ）を用いて２次金型で成形する。そうすることで、モールド除外部の背面壁２０Ｂを含む部分を、外装ケース２０の他の部分２０Ｃと一体に結合した状態で成形することができる。成形条件により１次金型と２次金型を逆にしてもよい。１次金型と２次金型は、別に用意してもよいが、同じ１つの金型の中のコアの移動で作り出すことができる。

また、以上の射出成形を行うことにより、コネクタ端子１５の周囲が筒状のコネクタハウジング２３で包囲され、コネクタ２が構成される。そして、図３に示すように、筒状のコネクタハウジング２３の内部に確保された相手側コネクタの嵌合空間２Ａの奥部に、コネクタ端子１５の基端部を固着する奥壁部２４が形成される。従って、コネクタ端子１５としてプレスフィット端子を用いた場合にも、コネクタ端子１５を強固に保持固定することができ、相手側コネクタを嵌合した際にコネクタ端子１５にこじりが作用した場合にも、高い耐久性を発揮することができる。

上記のように電子回路ユニット１やその製造方法を構成したことにより、外装ケース２０の射出成形時に、モールド除外部１０Ａの回路基板１０に作用する樹脂による圧力を低減することができる。従って、樹脂の圧力による回路基板１０の変形を抑制することができ、回路基板１０や電子回路１１の損傷を抑制することができる。また、外装ケース２０が、流動性の異なる複数の樹脂により２色成形されているので、全体のコストを抑えながら、外装ケース２０の各部で樹脂固有の性質を活かすことができる。

また、本実施形態によれば、外装ケース２０にコネクタハウジング２３を一体に形成しているので、コネクタを別途組み付ける必要がなくなる。

また、外装ケース２０にヒンジ３１を介して一体にモールド除外部１０Ａを覆う蓋体３０を設けているので、部品点数を増やさずに、蓋体３０によりモールド除外部１０Ａを保護することができる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。

例えば、上記実施形態では、外装ケース２０を２色成形した場合を示したが、外装ケース２０の各部を、より多種類の樹脂を用いて多色成形することもできる。

ここで、上述した本発明に係る電子回路ユニット及びその製造方法の実施形態の特徴をそれぞれ以下（１）〜（４）に簡潔に纏めて列記する。
（１） 電子部品（１１）が搭載され、モールド樹脂によって形成される外装ケース（２０）で覆われた回路基板（１０）の板面の一部に、背面側が前記モールド樹脂で覆われ、表面側が前記外装ケースから露出しているモールド除外部（１０Ａ）が設けられた電子回路ユニット（１）であって、
前記外装ケースは、前記モールド除外部の背面側に位置する前記外装ケースの背面壁（モールド除外部の背面壁２０Ｂ）が、前記外装ケースの他の部分（２０Ｃ）を構成する樹脂よりも流動性の高い樹脂によって形成されることによって、流動性の異なる複数の樹脂により多色成形されている
ことを特徴とする電子回路ユニット。
（２） 前記外装ケースに一体にコネクタハウジング（２３）が設けられている
ことを特徴とする上記（１）に記載の電子回路ユニット。
（３） 前記外装ケースにヒンジ（３１）を介して一体に前記モールド除外部を覆う蓋体（３０）が設けられている
ことを特徴とする上記（１）または（２）に記載の電子回路ユニット。
（４） 電子部品（１１）が搭載され、モールド樹脂によって形成される外装ケース（２０）で覆われた回路基板（１０）の板面の一部に、背面側が前記モールド樹脂で覆われ、表面側が前記外装ケースから露出しているモールド除外部（１０Ａ）が設けられた電子回路ユニットの製造方法であって、
前記回路基板を金型（１００）内にセットし、
前記金型内のキャビティに溶融樹脂を充填して前記外装ケースを射出成形する際に、前記モールド除外部の背面側に位置する前記外装ケースの背面壁（モールド除外部の背面壁２０Ｂ）を構成する樹脂として、前記外装ケースの他の部分（２０Ｃ）を構成する樹脂よりも流動性の高い樹脂を使用することによって、流動性の異なる複数の樹脂により前記外装ケースを多色成形する
ことを特徴とする電子回路ユニットの製造方法。

１ 電子回路ユニット
１０ 回路基板
１０Ａ モールド除外部
１１ 電子部品
２０ 外装ケース
２０Ｂ モールド除外部の背面壁
２０Ｃ 外装ケースの他の部分
２３ コネクタハウジング
３０ 蓋体
３１ ヒンジ

Claims (4)

1. 電子部品が搭載され、モールド樹脂によって形成される外装ケースで覆われた回路基板の板面の一部に、背面側が前記モールド樹脂で覆われ、表面側が前記外装ケースから露出しているモールド除外部が設けられた電子回路ユニットであって、
   前記外装ケースは、前記モールド除外部の背面側に位置する前記外装ケースの背面壁が、前記外装ケースの他の部分を構成する樹脂よりも流動性の高い樹脂によって形成されることによって、流動性の異なる複数の樹脂により多色成形されている
   ことを特徴とする電子回路ユニット。
2. 前記外装ケースに一体にコネクタハウジングが設けられている
   ことを特徴とする請求項１に記載の電子回路ユニット。
3. 前記外装ケースにヒンジを介して一体に前記モールド除外部を覆う蓋体が設けられている
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の電子回路ユニット。
4. 電子部品が搭載され、モールド樹脂によって形成される外装ケースで覆われた回路基板の板面の一部に、背面側が前記モールド樹脂で覆われ、表面側が前記外装ケースから露出しているモールド除外部が設けられた電子回路ユニットの製造方法であって、
   前記回路基板を金型内にセットし、
   前記金型内のキャビティに溶融樹脂を充填して前記外装ケースを射出成形する際に、前記モールド除外部の背面側に位置する前記外装ケースの背面壁を構成する樹脂として、前記外装ケースの他の部分を構成する樹脂よりも流動性の高い樹脂を使用することによって、流動性の異なる複数の樹脂により前記外装ケースを多色成形する
   ことを特徴とする電子回路ユニットの製造方法。
   

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