JPH01186699A - 複合電子部品モジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は基板上に受動部品や能動部品が実装された複
合電子部品に関するものであり、特に湿度センサ、ガス
センサ、フォトダイオード、圧力センサ等のセンサ素子
や発光ダイオード等の７クチユエータ素子、すなわち外
部に露呈させる必要のある素子と、その素子に対する信
号処理部とを備え、しかも全体がケースに収納されて樹
脂封止された複合電子部品モジュール（ハイブリッド・
マイクロエレクトロニクスφモジュール）に関するもの
である。

従来の技術 一股に自動車等に搭載される電子回路としては、湿度セ
ンサ、ガスセンサ、フォトダイオード、圧力センサ等の
センサ素子からの入力信号を演算・制御して他に指令を
出力したり、逆に演算結果により制御のための電気信号
を発光ダイオード（ＬＥＤ）等のアクチュエータ素子に
よって光や電波、機械的運動等に変換して出力したりす
ることが必要となる場合が多い。このような電子回路の
一例として、センサからの入力信号を演算・制御してア
クチュエータに出力信号を出す系の従来の一般的な例を
第９図に示す。第９図に示すシステムにおいては、セン
サ素子１からの入力信号は入力信＠線２を経てＥＣＵ　
（エレクトロニック・コントロール・ユニット）３内の
入力信号処理部４へ送られ、同じ＜ＥＣＬＩａ内の演算
・制錘部５で処理された信号は、同じ＜ＥＣＵａ内の出
力信号処理部６から出力信号線７を経てアクチュエータ
素子８へ送られる。しかしながら第９図に示すようなシ
ステムでは、入力信号ＩＩ２を通る入力信号は、センサ
素子１の特性に依存して、通常は信号電圧が低くまた信
号形態がアナログであるなどの理由により、外来ノイズ
の影響を受けやすく、そのため正確に入力信号を伝達す
ること゛は難しく、また出力信号線７を通る出力信号に
ついても同様である。ざらに１４９図のようなシステム
では、センサ素子や７クチユエータ素子の数だけ入力信
号線、出力信号線を用意しなければならず、配線や取り
廻し上の問題がある。

そこで最近では第１０図に示すようなシステムが使用さ
れることが多くなっている。すなわち第１０図に示すシ
ステムは、従来Ｅ　ＣｔＪｆＩ！Ｊにありた入力信号処
理部４、出力信号処理部６をＥＣＵ３から切離して、入
力信号処理部４をセンサ素子１と一体化し、また出力信
号処理部６をアクチュエータ素子８と一体化し、それぞ
れ複合電子部品モジュール９．１０を構成するものであ
る。このようなシステムでは、信号線１１．１２を通る
信号をデジタル化できることは勿論、外来ノイズに対す
る耐性を高めるために信号レベルを高くすることも容易
であり、さらに信号を多重化あるいは時分割化すること
により、１本の信号線で複数のセンサ素子やアクチュエ
ータ素子に対する信号の伝送を行なうことも可能となる
。

ところで第１０図に示すようなシステムを車両において
展開する場合、ＥＣＬＩは車室内に設置すれば良いが、
センサ素子やアクチュエータ素子を備えた複合電子部品
モジュールは、車室内のみならず、エンジンルーム内や
車両外面に設置する必要があることが多い。そのため複
合電子部品モジュールについては、熱、振動、水分、応
力等が加わる厳しい条件下でも完全に作動することが求
められる。そこで一般にこのような複合電子部品モジュ
ールは、各部品を実装した基板をケース内に収納して、
樹脂により完全に封止した構成、すなわち所謂ケースボ
ッティング法により封止した構成とすることが多い。

一方、このような複合電子部品モジュールにおいては、
センサ素子やアクチュエータ素子を樹脂やケースが覆っ
ていてはその鍬能が充分に得られないものがある。すな
わち、センサ素子として湿度センサやガスセンサ、光セ
ンサや圧力センサを用いている場合、あるいはアクチュ
エータ素子としてＬＥＤを用いている場合などにおいて
は、それらの素子の表面を直接外部に曝す必要がある。

このような場合にケースボッティング法で複合電子部品
を封止するためには、例えばＬＥＤについて特開昭６１
〜８８５９４号公報の第１図に示されているように、ケ
ースに予め開口部を形成しておき、その開口部の内側に
ＬＥＤを臨むように基板を配して、ケース内に封止用樹
脂を注入することが行なわれている。

発明が解決すべき問題点 萌述の特開昭６１−８８５９４号公報に示されるように
、ＬＥＤ等のアクチュエータ素子やセンサ素子を備えた
複合電子部品をケースボッティング法で封止した場合、
前記素子はケースの開口部に臨ませてはいるが、実際の
ボッティング過程では注入した樹脂が素子の表面側まで
覆ってしまって、素子の機能を充分に発揮させ得なくな
ることが多く、したがってこの方法は実際には適用困難
であった。すなわち、従来のケースボッティング法によ
り封止した複合電子部品モジュールでは、ボッナイング
樹脂が侵入すべき領域と侵入するべきではない領域とを
完全に分離することが困難であるか、または可能であっ
てもコスト高を招いたりして、実際上は適用困難であっ
たＯ この発明は以上の事情を背景としてなされたもので、外
部に露呈させる必要のあるセンサ素子もしくはアクチュ
エータ素子を備えた複合電子部品をケースボッティング
法により樹脂封止した複合電子部品モジュールとして、
前記センサ素子もしくはアクチュエータ素子がボッティ
ング樹脂によって覆われてしまうことを確実に防止し、
しかも耐振性や耐衝撃性も優れた複合電子部品モジュー
ルを提供することを目的とするものである。

問題点を解決するための手段 この発明は、少なくとも表面を外部９間に露呈もしくは
連通させる必要のあるセンサ素子もしくはアクチュエー
タ素子とそのセンサ素子もしくはアクチュエータ素子に
電気的に接続された信号処理部とを備えた複合電子部品
がケース内に収納されるとともに、ケースに形成された
開口部に前記センサ素子もしくはアクチュエータ素子の
表面が臨むように前記複合電子部品が配置されている複
合電子部品モジュールにおいて、前記複合電子部品の基
板に突起部が形成されるとともに前記ケースの内面に基
板の突起部と係合する突起部が形成され、かつこれらの
突起部は、ケース内の空間を、前記センサ素子もしくは
アクチュエータ素子が位置しない側の第１領域と、セン
サ素子もしくはアクチュエータ素子が位置する側の第２
領域とに分断するように形成されており、しかも前記基
板の突起部はケースの突起部よりも軟質に作られており
、さらに前記第１領域が樹脂によって封止されているこ
とを特徴とするものである。

作　　　用 この発明の複合電子部品モジュールにおいては、ケース
内の樹脂封止前の空間、すなわち基板に各種電子部品を
実装した複合電子部品とケース内面との間の空間が、基
板に形成された突起部とこれに儒合するケース内面の突
起部とによって、センサ素子やアクチュエータ素子が位
置しない側の第１領域と、センサ素子やアクチュエータ
素子が位置する側の第２領域とに７間的に分断されてい
る。

そして第１領域には封止樹脂（ボッティング樹脂）が注
入されてその第１領域における基板上の厚膜回路や実装
された部品が樹脂封止されており、したがって第１領域
においては、部品や回路について湿度や熱、ガス、応力
、衝撃、振動等に対する保護の機能が通常のケースボッ
ティングによる樹脂封止の場合と同様に発揮される。一
方センサ素子やアクチュエータ素子が位置する第２領域
は前述のように第１領域に対して９間的に分断されてい
るから、第１領域に対する封止樹脂の注入に際してその
樹脂が第２領域に流入せず、そのためセンサ素子やアク
チュエータ素子の少なくとも表面が樹脂によって覆われ
ないようにすることができるから、外部信号や外部の湿
度等の外部条件を検出するセンサ素子あるいは外部に光
等の信号を出力するアクチュエータ素子の機能を充分に
発揮させることができる。このように、樹脂封止による
保護を行なう必要のある回路や部品については第１領域
でその目的を達成することができると同時に、センサ素
子やアクチュエータ素子の機能を充分に発揮させること
ができる。

ここで、基板に形成された突起部はケースに形成された
突起部に係合しているから、ケースに外部から加わった
衝撃や振動は、ケースからケースに形成された突起部、
基板に形成された突起部を経て基板に伝達されることに
なるが、基板に形成された突起部はケースに形成された
突起部よりも軟質に作られているから、その突起部がＭ
ＷＩ作用を果たして、基板に加えられる衝撃や振動を小
さくし、基板が割れたりすることを有効に防止すること
ができる。

また上述のように基板に形成された突起部が、ケースに
形成された突起部よりも軟質に作られているため、両者
を係合させる際にはその係合部で基板の突起部が変形す
る結果、それらの突起部により区分される第１領域と第
２領域との間が緻密に遮断され、そのため前述のように
第１領域に注入した封止樹脂が第２領域に流入すること
を有効に防止できるのである。

実施例 第１図〜第５図にこの発明の第１の実施例を示す。ここ
で第１図および第２図は、第１実施例の複合電子部品モ
ジュールにおける樹脂封止前の状況を示し、第３図は同
じく第１実施例の複合電子部品モジュールにおける樹脂
封止後の状況を示し、さらに第４図は第１実施例におけ
る基板に形成された突起部の状況を、第５図は第１実施
例における基板側の突起部とケニス側の突起部との係合
状況を示す。なおこの第１の実施例は、アルミナ等から
なる基板２１上にアクチュエータ素子としての発光ダイ
オード２２が他の電子部品２３とともに表面実装され、
かつその発光ダイオード２２の表面を外部へ露呈させる
ための開口部２５がケース２４における樹脂注入口２６
から見て底面側に形成され、しかも基板２１が樹脂注入
時における樹脂の流れ方向と平行に配置されている例を
示す。

さらに第１の実施例について第１図〜第５図を参照して
詳細に説明すると、基板２１に図示しない導体膜パター
ンや抵抗体膜パターンからなる厚膜回路が形成されると
ともに、発光ダイオード２２とその他の電子部品２３が
図示しないはんだによって取付けられて表面実装され、
さらにリード端子２７が取付けられて、複合電子部品２
８が構成されている。一方、硬質樹脂、金属、あるいは
セラミック等の硬質材料からなるケース２４は、全体と
して箱型状をなすように作られ、図における上面側に樹
脂注入０２６が形成されるとともに、下面側に発光ダイ
オード２２を臨ませる開口部２５が形成されている。そ
して前述の複合電子部品２８は、前記樹脂注入口２６か
ら挿入することによってケース２４内に収納されている
。

ここで、基板２１には、発光ダイオード２２のリード端
子２２Ａの取付部分付近を中心としてその周囲を取囲む
ように軟質な突起部３ｏが形成されている。この突起部
３０は、第４図に詳細に示すように、樹脂注入口２６に
近い側の上部壁３０Ａと、開口部２５に近い側の下部壁
３０Ｂと、両者間を結ぶ側壁３０Ｇ、３００とを連続一
体化して全体として矩形状をなすように作られたもので
ぁす、上部壁３０Ａは相対的にその高さが高く、下部壁
３０Ｂはその高さが低く、両者間のｇＩＪ壁３ＱＧ、３
０Ｄはその高さが傾斜状に変化するようになっている。

一方ケース２４の内面には、基板２１の突起部３０に対
応するように硬質な突起部３１がケース２４と一体に形
成されている。すなわちこの突起部３１は、基板側の突
起部３０の上部壁３０Ａ１側壁３０Ｃ１３０Ｄ、下部！
３０Ｂとそれぞれ対応する上部壁３１Ａ１側！ｉｌ！３
１ｃ、３１Ｄ、下部壁３１Ｂを連続一体に形成したもの
であり、下部壁３１Ｂと側壁３１Ｃ，３１０とによって
囲まれる部分に発光ダイオード用の開口部２５が位置す
るように定められている。

基板２１の側の突起部３０はケース２４の側の突起部３
１と比較して軟質に作られており、そのため各部品を実
装した基板２１をケース２４内に挿入した際には突起部
３０の先端部分ば突起部３１に自重により押付けられて
変形し、突起部３０および突起部３１によって囲まれる
空間すなわち発光ダイオード３２が位置する第２領域３
３の空間と、それ以外の空間すなわち発光ダイオード２
２が位置しない第１領域３２の空間とを分所することに
なる。そして第３図に示すように発光ダイオード２２が
位置しない側の第１領域３２に樹脂注入口２６から樹脂
３５が注入されて、その第１領域３２が樹脂３５によっ
て封止されている。なおケース２４の側の突起部３１の
うち、上部壁３１Ａは、基板挿入時に発光ダイオード２
２に当らないような高さとしておく。

以上のような第１実施例の複合電子部品モジュールの製
造方法の一例を次に説明する。

先ず基板２１に常法にしたがって発光ダイオード２２、
その他の電子部品２３、およびリード端子２７をはんだ
付けにより取付けて実装した後、　　−突起部３０を形
成する。この突起部３ｏの具体的形成方法としては、例
えば次の方法を適用すれば良い。すなわち基板２１上の
突起ａｌ１３０を形成すべき位置に硬化後の硬度が低い
樹脂、例えばエポキシ系、シリコーン系、ウレタン系、
ポリブタジェン系等の樹脂の樹脂液をデイスペンサーを
用いて吐出させ、その後、その樹脂液を室温硬化または
加熱硬化させることによって突起部３０とする＠このと
き、突起部３０の幅は樹脂液の粘度、流れ、チクソトロ
ピー性によって定まり、また突起部３０の高さは樹脂液
の吐出量とデイスペンサーの移動速度によって定まる。

あるいはまた、予め突起部３０の形状、寸法に相当する
矩形環状の樹脂成形体を射出成形法などによって成形し
ておき、その樹脂成形体を接着剤によって基板２１上に
接着することによって、基板２１上に突起部３０を形成
しても良い。

一方、ケース２４としては、予め突起部３１を一体に形
成したものを用意しておき、そのケース２４内に、前述
のようにして突起部３０を形成した基板２１をケース上
部の樹脂注入口２６から挿入する。次いで樹脂注入口２
６から封止用の液状樹脂を注入する。この封止用の樹脂
としては、エポキシ系、シリコーン系、ウレタン系、あ
るいはポリブタジェン系のもので、硬化後の硬度が低く
耐湿性の高いものが好ましい。樹脂注入口２６から注入
された液状樹脂は、突起部３０．３１によって分離され
た下部空間、すなわち発光ダイオード２２が位置しない
第１領域３２に流れ込んで行くが、下部空間すなわち発
光ダイオード２２が位置する第２領域３３には流れ込ま
ない。この後、注入した樹脂３５を室温硬化もしくは加
熱硬化させることによって、複合電子部品モジュールが
完成する。

このようにして得られた複合電子部品モジュールにおい
ては、発光ダイオード以外の電子部品２３が実装されて
いて防湿、耐熱、耐衝撃等の点から樹脂封止する必要の
ある第１領域３２はボッティング法により完全に樹脂封
止されており、一方発光ダイオード２２のようにケース
２４の開口部２５を通じてケース２４の外部へ光信号等
の信号を送り出す必要のあるアクチュエータ素子を囲む
第２領域３３は樹脂封止されないことになる。

なおここで基板２１に形成される突起部３０としては、
ケース２４の突起部３１よりも軟質であれば良いが、実
際にはＪＩＳで規定されるスプリング強度Ｈ５にして、
Ｈｓ　１００以下の樹脂を用いることが望ましい。また
封止用の樹脂としても、突起部３０の樹脂と同程度の硬
さのものを用いることが望ましい。

第６図には、センサ素子として湿度センサ３６が他の電
子部品２３とともに基板２１に表面実装され、その湿度
センサ３６のための開口部２５がケース２４の樹脂注入
口２６から見て側面側に形成されている第２の実施例を
示す。なおこの第２の実施例において、第１図〜第５図
に示される第１実施例と同一の要素については同一の符
号を付し、その説明は省略する。

第６図の第２実施例においては、基板２１の側に形成さ
れる突起部３０は、上部壁３０Ａの高さが下部！３０Ｂ
の高さよりも高くなるように作られ、かつ下部Ｈ１３０
Ｂがケース２４の突起部３１の上部壁３１Ａに当らない
高さとなるように作られる。またケース２４の側の突起
部３１の上部壁３１Ａは基板挿入時に湿度センサ３６に
当らない高さとする。したがってケース２４の突起部３
１の下部壁３１Ｂの高さは上部壁３１Ａよりも高くして
おく。

この第２実施例においても、湿度センサ３６以外の電子
部品２３が実装されている第１領域３２は樹脂３５によ
って封止され、一方湿度センサ３６を囲む第２領域３３
は樹脂封止されない。

第７図には、センサ素子としての圧力センサ３７が基板
２１の一方の面に実装されるとともに、基板２２の他方
の面にその他の電子部品２３が実装されており、また圧
力センサ３７のための開口部２５がケース２４の樹脂注
入０２６から見て底面側に形成され、しかも基板２１が
封止用樹脂の注入時に６ける樹脂流れ方向に対し垂直に
配されている第３の実施例を示す。

第７図に示される第３の実施例において、基板２１の側
の突起部３０は圧力センサ３７を取囲むように均一な高
さで形成されており、ケース２４の１の突起部３１はそ
の先端部が基板２１の側の突起部３０の先端に接しかつ
開口部２５を取囲むように形成されている。ここで、ケ
ース２４の側の突起部３１はその先端が尖った形状をな
しており、その突起部３１と比較して基板側の突起部３
０が軟質であるため、突起部３１の先端は基板２１の自
重により突起部３ｏの先端に食い込み、樹脂３５により
封止すべき第１領域３２と、圧力センサ３７が位置する
第２領域３３とが分断されることになる。

第８図には、基板２１としてプリント基板を用い、その
一方の面にセンサ素子としてフォトトランジスタ３８が
実装され、かつその他の電子部品２３Ａ、２３Ｂがプリ
ント基板２１に両面実装されている第４の実施例を示す
。

第８図に示される第４の実施例は、第７図に示される第
３実施例と類似しているが、フォトトランジスタ３８以
外の電子部品２３Ａ、２３Ｂもプリント基板２１の両面
に実装しているため、フォトトランジスタ３８が位置す
る第２領域３３も部分的に樹脂３９により封止されてい
る。この第２領域３３の封止樹脂３９は、フォトトラン
ジスタ３８の表面は覆わないようにその高さが定められ
ている。

上述の第４の実施例の複合電子部品モジュールの製造方
法を次に説明する。

先ずプリント基板２１の一方の側にフォトトランジスタ
３８およびその他の電子部品２３Ｂをはん１♂付けして
実装し、プリント基板２１の反対側にも電子部品２３Ａ
およびリード端子２７をはんだ付けして実装する。次い
で前述の第１の実施例について説明した方法と同様の方
法によってプリント基板２１のフォトトランジスタ３８
の側の面にそのフォトトランジスタ３８を取囲むように
均一な高さで突起部３０を形成する。但しこの突起部３
０の高さは、電子部品２３Ｂよりも高く、かつフォトト
ランジスタ３８の表面の高さより低くする。その後、突
起部３０が上向きの状Ｂ（すなわち基板２１が第８図の
状態に対して反転した状態）で、その突起部３０により
取囲まれる部分に液状樹脂を流し込んで、電子部品２３
Ｂを樹脂３９によって封止する。この状態でフォトトラ
ンジスタ３８はその表面が露出していることになる。

なおここで樹脂３９としては、第１実施例にｅいて封止
用の樹脂として示したちゃと同様にエポキシ系、シコー
ン系、ウレタン系、ポリブタジェン系等の樹脂を用いれ
ば良い。このようにして突起部３０の内側を樹脂３９に
より封止した基板２１を、予め突起部３０に対応する突
起部３１が形成されているケース２４に挿入する。この
時、既に述べた第３実施例の場合と同様に突起部３１の
先端が軟質な突起部３０の先端に食い込み、フォトトラ
ンジスタ３８が位置する第２領域３３と樹脂注入口２６
に連続する第１領域３２とが分断される。次いで樹脂注
入口２６から封止用の樹脂を注入して第１領域３２を樹
脂３５によって封止する。

このようにして得られた複合電子部品モジュールにおい
ては、フォトトランジスタ３８が位置しない第１領域３
２では完全に樹脂封止され、しかもフォトトランジスタ
３８が位置する第２１ｉ域３３ではフォトトランジスタ
３８自体の表面は樹脂によって覆われてないがその他の
電子部品２３Ｂが樹脂封止されたものどなる。

発明の効果 この発明によれば、外部に露呈もしくは連通させる必要
のあるセンサ素子もしくはアクチュエータ素子、すりち
外部からの光等の信号や湿度、圧力、ガス濃度等の外部
条件を検出するためのセンサ素子あるいは外部へ光等の
信号を出力するアクチュエータ素子を備えかつケースボ
ッティング法により樹脂封止された複合電子部品モジュ
ールにおいて、前述のようなセンサ素子もしくはアクチ
ュエータ素子の表面を封止樹脂が覆ってしまうことを確
実に防止して、センサ素子やアクチュエータ素子の顆能
を充分に発揮させることができると同時に、樹脂封止が
必要な電子部品、回路を有する部分については確実に樹
脂封止して、熱や湿度、ガス、衝撃、振動に対し充分に
電子部品や回路を保護することができる。またこの発明
の複合電子部品においては、基板に形成された突起部が
ケースの突起部よりも軟質であるため、外部からの衝撃
や振動に対して基板の突起部が緩衝作用を果たし、その
結果、外部からのｖｆｉ撃や振動により基板が割れたり
することを確寥に防止できる。なオニの発明の複合電子
部品モジュールを製造するにあたっては、ケースの突起
部はケース成形時に一体に形成することができるから、
従来のケースボッティング法による製造方法に対し付加
される工程は基板に突起部を形成する工程だけであり、
したがって従来の製造装置を利用でき、大幅なコスト上
昇を招くおそれもない。

【図面の簡単な説明】

第１図から第５図まではこの発明の第１の実施例の複合
電子部品モジュールを示す図で、第１図は樹脂封止前の
状態を示す切欠正面図、第２図は第１図の■−■線にお
ける縦断側面図、第３図は第２図と同じ断面位置で樹脂
封止後の状態を示す縦断側面図、第４図は基板に形成さ
れた突起部を示す斜視図、第５図は基板に形成された突
起部とケースに形成された突起部との係合状態を示す斜
視図である。第６図はこの発明の第２の実施例の複合電
子部品モジュールを示す縦断側面図、第７図はこの発明
の第３の実施例の複合電子部品モジュールを示す縦断側
面図、第８図はこの発明の第４の実施例の複合電子部品
モジュールを示す縦断側面図である。第９図および第１
０図はそれぞれセンサ素子およびアクチュエータ素子を
備えた回路システムの一例を示すブロック図である。 ２１・・・基板、　２２・・・アクチュエータ素子とし
ての発光ダイオード、　２３・・・電子部品、　２４・
・・ケース、　２５・・・開口部、　２８・・・複合電
子部品、３０・・・突起部（基板側）、３１・・・突起
部（ケース側）、　３２・・・第１領域、　３３・・・
第２領域、３５・・・樹脂、３６・・・センサ素子とし
ての湿度センサ、３７・・・センサ素子としての圧力セ
ンサ、　３８・・・センサ素子としてのフォトトランジ
スタ。 出願人　　トヨタ自動車株式会社 代理人　　弁理士　費　１）武久 （ほか１名） 第２図　　　　　　　　第３図 第４図 第８図 癲９図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 少なくとも表面を外部空間に露呈もしくは連通させる必
   要のあるセンサ素子もしくはアクチュエータ素子とその
   センサ素子もしくはアクチュエータ素子に電気的に接続
   された信号処理部とを備えた複合電子部品がケース内に
   収納されるとともに、ケースに形成された開口部に前記
   センサ素子もしくはアクチュエータ素子の表面が臨むよ
   うに前記複合電子部品が配置されている複合電子部品モ
   ジュールにおいて、 前記複合電子部品の基板に突起部が形成されるとともに
   前記ケースの内面に基板の突起部と係合する突起部が形
   成され、かつこれらの突起部は、ケース内の空間を、前
   記センサ素子もしくはアクチュエータ素子が位置しない
   側の第１領域と、センサ素子もしくはアクチュエータ素
   子が位置する側の第２領域とに分断するように形成され
   ており、しかも前記基板の突起部はケースの突起部より
   も軟質に作られており、さらに前記第１領域が樹脂によ
   って封止されていることを特徴とする複合電子部品モジ
   ュール。