JP3842010B2

JP3842010B2 - 複数基板を有する電子機器

Info

Publication number: JP3842010B2
Application number: JP2000150986A
Authority: JP
Inventors: 功安積; 哲司渡辺
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2000-05-23
Filing date: 2000-05-23
Publication date: 2006-11-08
Anticipated expiration: 2020-05-23
Also published as: JP2001332868A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、車両などに使用される耐環境性に優れた電子機器、特に複数の基板を有する電子機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車両に搭載される電子機器はプリント基板に各種の電子部品を搭載し、これをケースに収納固定してカバーなどにより密封する構成が多く使用されてきた。プリント基板に搭載される電子部品にはコンデンサや電磁コイルなどの大型電子部品と、パワートランジスタなどの発熱部品と、抵抗やチップ部品などの小型電子部品とに分類できるが、従来の電子機器ではこれらが同一のプリント基板に混在して搭載されるのが通常であった。しかし、大型電子部品に対しては耐振性に、発熱部品に対しては放熱性に、チップ部品などの小型電子部品に対しては耐湿性にと、それぞれ異なる配慮を必要とするものであり、これらを満足するために各種の方策が講じられてきた。特開平８−１８１４７１号公報には、このような電子機器の耐環境性を改善するための技術の一例が開示されている。
【０００３】
この公報に開示された技術は、各種の電子部品を搭載したプリント基板を取り付けるケース本体の側面に袋穴部を設け、この袋穴部の開口部を覆うようにプリント基板を取り付けると共に、プリント基板に取り付けられた発熱部品を袋穴部内に収納するようにし、この発熱部品が袋穴部内の周面の少なくとも二面に当接するように構成することにより、熱伝導性と耐振性とを得るように構成し、さらに、プリント基板に切り欠きを設けて弾力性を得ることにより、発熱部品とプリント基板との半田接続部に加わる応力を低減し、発熱部品と袋穴部の周面との当接を良好に保つようにしたものであり、ケースに収納されたプリント基板は上面と下面とにカバーを設けて三ピース構成として耐水性などの環境にも対処するようにしたものである。
【０００４】
上記に示したような従来例ではプリント基板に全電子部品を装着して完成品となし、しかる後にケースに収納するのが一般的であるが、近年、電子機器の制御内容の多様化に伴い、目的に応じて分割された複数のプリント基板をそれぞれ半完成品とした上でケースに組み付け、組み付け後にプリント基板間やプリント基板と端子との間をボンディングワイヤにて接続する構成の電子機器が増加してきた。このボンディングワイヤの使用は、ケースに装着後ではフロー半田が不可能であること、および、ワイヤボンディングの信頼性が向上してきたことによるものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような分割された複数のプリント基板を使用し、組み付け後にプリント基板間などをボンディングワイヤにて接続する電子機器において、車両に搭載される電子機器、特に内燃機関の近傍に装着される電子機器は悪環境下で使用され、耐振性や耐湿性が強く要求される。そのために、コンデンサや電磁コイルなどの大型電子部品は、硬質充填材により部品相互間や、部品とプリント基板との間の接着固定が行われるが、充填材に使用される硬質樹脂は硬化反応する間において比較的流動性が大きくなるため、また、近接した場所にあっては充填作業中の誤った滴下などにより、ボンディングワイヤや小型チップ部品に硬質充填材が付着することがあり、この硬質充填材が使用中の熱膨張などによりボンディングワイヤとそのボンディング部や小型部品の半田接合部に繰り返し応力を加え、破損に至らしめることがあった。
【０００６】
この発明はこのような課題を解決するためになされたもので、耐振性などの耐環境性と生産性とに優れた車載用の複数基板を有する電子機器を得ることを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係わる複数基板を有する電子機器は、耐振処理を必要とする大型電子部品を搭載すると共に、一端にボンディングワイヤ接続座を有する第一のプリント基板と、耐湿処理を必要とする小型電子部品と発熱部品とを搭載する第二のプリント基板と、第一のプリント基板と第二のプリント基板とを保持するベース部材と、このベース部材に固定され、第一のプリント基板と第二のプリント基板の周囲を取り囲むフレームと、このフレームに一体に構成され、フレーム内の空間を第一のプリント基板の大型電子部品搭載部を収納する第一の隔室と、第一のプリント基板のボンディングワイヤ接続座部と第二のプリント基板とを収納する第二の隔室とに分離する仕切壁と、フレームの反ベース部材側開口部を覆うカバーとを備え、前記フレームには一体構成されたコネクタハウジングが設けられ、このコネクタハウジングは前記第二の隔室側に配設され、ボンディングワイヤにより前記第二の隔室側で前記第一及び第二のプリント基板にそれぞれ接続され、前記第一の隔室内には硬質の充填材が充填され、第二の隔室内には軟質の充填材が充填されると共に、前記第二のプリント基板を発熱部品を搭載する高熱伝導性のプリント基板と、低発熱部品を搭載するプリント基板とに分割するようにしたものである。
【０００８】
また、第一の隔室内および第二の隔室内にそれぞれ硬質充填材、軟質充填材を充填する代わりに、第一の隔室内では大型電子部品が硬質樹脂により接着固定され、第二の隔室内には軟質樹脂が塗布されるようにしたものである。
さらにまた、第一のプリント基板と仕切壁との間に充填材の流動を防止する目張り用樹脂が塗布されるようにしたものである。
【０００９】
また、発熱部品を搭載する高熱伝導性のプリント基板が、高熱伝導性の接着材によりベース部材に接着されるようにしたものである。
さらにまた、カバーが、収納部品の高さに応じて第一の隔室側が高く、第二の隔室側が低く形成されるようにしたものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１ないし図４は、この発明の実施の形態１の複数基板を有する電子機器の構成例を示すもので、図１はその断面図、図２はカバーを除去した状態における上面図、図３と図４とは端子部の断面図である。図において、１は例えばアルミダイカストなどにより形成され、取り付け穴１ａと１ｂとを有するベース部材、２はベース部材１に接着などにより取り付けられた第一のプリント基板であり、この第一のプリント基板２は例えばガラスエポキシなどの材料により形成され、電子機器に使用される電子部品の内、例えばコンデンサや電磁コイルなどの比較的大質量の大型電子部品３、４が装着され、一端にはこの第一のプリント基板と他のプリント基板、あるいは、口出し用の端子と接続するための接続座２ａが設けられている。
【００１１】
５はベース部材１に取り付けられた第二のプリント基板であり、例えばセラミックなど熱伝導性の良好な材料にて形成され、パワートランジスタのベアチップ部品などの発熱部品６が半田付けにより搭載されると共に、ベース部材１との接着には例えば高熱伝導性のシリコン接着剤７が用いられ、発熱部品６の熱が第二のプリント基板５からベース部材１に容易に放熱されるように構成されている。８はベース部材１に接着などにより取り付けられた第三のプリント基板であり、例えば多層のガラスエポキシなどの材料により形成され、発熱の少ない小型電子部品９が半田付けにより両面実装されている。またこれらの各プリント基板５、８にも隣接するプリント基板間やプリント基板と端子とを接続するための接続座が設けられている。
【００１２】
１０はポリブチレン・テレフタレートなどの合成樹脂により成型されたフレームであり、上記のベース部材１に取り付けられた第一から第三までの各プリント基板２、５、８の周囲を囲むように構成され、ベース部材１に設けられた溝１ｃにフレーム１０の下端面に設けられたリブ１０ａが嵌り込み、溝１ｃ内に充填された接着剤により気密的にベース部材１に取り付けられている。１１はフレーム１０とは一体に設けられた仕切壁であり、フレーム１０とベース部材１とで形成された空間を、第一のプリント基板２側の第一の隔室１２と、第二と第三のプリント基板５、８側の第二の隔室１３とに分割するように構成されている。
【００１３】
第一のプリント基板２は第一の隔室１２から仕切壁１１とベース部材１との間隙を通して第二の隔室１３側に延長されており、第一の隔室１２内には大型電子部品３と４とが収納され、第二の隔室１３内には第一のプリント基板に設けられた接続座２ａと、第二のプリント基板５に搭載された発熱部品６と、第三のプリント基板８に搭載された小型電子部品９とが収納されるように構成され、第一のプリント基板２と仕切壁１１との間には目張り用樹脂１４が充填、または、塗布されて第一のプリント基板２の表面を第一の隔室１２側と第二の隔室１３側とに気密的に隔離している。
【００１４】
１５ａと１５ｂとはフレーム１０の周壁に一体構成されたコネクタハウジングであり、これらのコネクタハウジング１５ａと１５ｂとは第二の隔室１３側に設けられ、図３および図４に示すようにそれぞれが端子１６を有しており、各プリント基板２、５、８と端子１６との間はボンディングワイヤ１７ａにより接続され、また各プリント基板２、５、８間も接続座間においてボンディングワイヤ１７ｂにより接続されている。１８は第一のプリント基板２に搭載された大型電子部品３と４とを固定して耐振性を得るために第一の隔室１２内に充填された硬質充填材、１９は第二のプリント基板５に搭載された発熱部品と第三のプリント基板８に搭載された小型部品、および、ボンディングワイヤ１７ａ、１７ｂを保護するために第二の隔室１３に充填された軟質充填材である。
【００１５】
２０はフレーム１０に設けられた溝１０ｂにリブ２０ａが嵌り込み、溝１０ｂ内に充填された接着剤により気密的にフレーム１０に取り付けられたカバーであり、第一の隔室１２と第二の隔室１３との防水性を維持すると共に、大型電子部品３と４とを収納する第一の隔室１２側では収納部品の高さに合わせて高く、第二の隔室１３側では収納部品の高さに合わせて低く形成することにより、電子機器自体の容積を低減するように配慮されている。
【００１６】
このような構成を持つこの発明の実施の形態１の複数基板を有する電子機器においては、まず、各プリント基板２、５、８に電子部品を搭載して例えばフロー半田により接続固定し、これらの各プリント基板２、５、８をベース部材１の所定の場所に接着固定する。各プリント基板２、５、８の取り付けが完了するとフレーム１０をベース部材１に接着固定し、その後に各プリント基板２、５、８間と、各プリント基板２、５、８と端子１６との間を接続するワイヤボンディング作業が行われる。各ボンディングワイヤ１７ａと１７ｂとは太さが数百μｍのアルミ細線にて形成され、大電流の箇所には複数本が並列に設けられるが、振動や熱膨張によるストレスには充分な配慮が必要なものである。
【００１７】
ワイヤボンディング作業と中間チェックが完了すると第一のプリント基板２と仕切壁１１の下面との間には例えば高チキソ性シリコンゲルなど、流動性の少ない樹脂による目張り用樹脂１４が充填または塗布され、大型電子部品３と４とを収納する第一の隔室１２には熱硬化性、あるいは、常温硬化性の硬質充填材１８が充填されて耐振構造とされ、また、発熱部品６や小型電子部品９が収納されると共に、ボンディングワイヤ１７ａと１７ｂとが設けられた第二の隔室にはシリコンポッティングゲルなどの軟質充填材１９が充填されて、発熱部品６と小型電子部品９との防湿と、ボンディングワイヤ１７ａと１７ｂとの防振の処理がなされ、最後にカバー２０が熱硬化性シリコン接着剤などにより接着固定されて防水・防塵構造とされる。
【００１８】
以上のように、ベース部材１とフレーム１０とカバー２０とで形成された空間を、仕切壁１１により第一の隔室１２と第二の隔室１３とに分割し、第一の隔室１２には硬質充填材１８により耐振性を確保すべき大型電子部品３と４とを収納し、また、第二の隔室１３には硬質充填材１８が付着してはならない小型電子部品９などを隔離して収納するようにしたので、さらに、仕切壁１１と第一のプリント基板２との間に目張り用樹脂１４を塗布したので、硬質充填材１８が付着してはならない小型電子部品９やボンディングワイヤ１７ａ、１７ｂなどに硬質充填材１８を誤って滴下したり、第一の隔室１２から硬化反応中の硬質充填材１８が第二の隔室に１３流入することが確実に防止でき、また、充填作業が容易となって生産性を向上させることができるものである。
【００１９】
なお、上記の説明では第一の隔室１２と第二の隔室１３とに硬質充填材１８と軟質充填材１９とを充填するようにしたが、目的が耐振性の保持と耐湿性の保持とであるから、第一の隔室１２には硬質の樹脂を大型電子部品３と４との間に滴下して部品相互間を接着固定し、第二の隔室１３には軟質の樹脂をスプレーコーティングなどで塗布して小型電子部品９などの表面と、各プリント基板５と８との表面を覆うようにしてもよく、この場合でも仕切壁１１の存在と目張り用樹脂１４との介在により、硬質充填材１８がボンディングワイヤ１７ａ、１７ｂや小型電子部品９などに付着して断線や半田の剥離などのトラブルを生じることが防止できる。また、プリント基板は大型電子部品用ガラスエポキシの第一のプリント基板２と、発熱部品用のセラミック製第二のプリント基板５と、小型電子部品用両面実装の第三のプリント基板８とに分割したが、この分割内容は限定されるものではない。
【００２０】
【発明の効果】
以上に説明したようにこの発明の複数基板を有する電子機器によれば、電子機器内部の電子部品収納空間を仕切壁と目張り用樹脂とにより第一の隔室と第二の隔室とに分割隔離し、一方の隔室内には耐振処理を要するコンデンサや電磁コイル等の大型電子部品を搭載した第一のプリント基板の大型電子部品搭載部を収納し、且つ、硬質充填材を充填し（あるいは硬質樹脂で大型電子部品を接着固定し）、他方の隔室にはコネクタハウジングを配設すると共に、硬質充填材が付着してはならない小型の電子部品や発熱部品を搭載した第二のプリント基板及び、コネクタハウジングと第一及び第二のプリント基板とを接続するボンディングワイヤを隔離して収納し、且つ、軟質充填材を充填する（あるいは軟質樹脂を塗布する）ようにしたので、ボンディングワイヤやチップ部品などに誤って硬質充填材が付着することが防止でき、優れた耐振性と耐湿性とを持たせることができる。また、充填作業が容易となって生産性を向上させることができる。さらに、発熱部品については高熱伝導性のプリント基板を熱伝導の良好な接着剤にて接着固定するようにしたので、放熱性も良好になり、目的に応じたプリント基板の選択により低コストで耐振性など耐環境性に優れた複数基板を有する電子機器を得ることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１の複数基板を有する電子機器の構成を示す断面図である。
【図２】この発明の実施の形態１の複数基板を有する電子機器の構成を示す上面図である。
【図３】この発明の実施の形態１の複数基板を有する電子機器の端子部の断面図である。
【図４】この発明の実施の形態１の複数基板を有する電子機器の端子部の断面図である。
【符号の説明】
１ベース部材、２第一のプリント基板、２ａ接続座、
３、４大型電子部品、５第二のプリント基板、６発熱部品、
７高熱伝導性接着剤、８第三のプリント基板、９小型電子部品、
１０フレーム、１１仕切壁、１２第一の隔室、１３第二の隔室、
１４目張り用樹脂、１５ａ、１５ｂコネクタハウジング、
１７ａ、１７ｂボンディングワイヤ、１８硬質充填材、
１９軟質充填材、２０カバー。

Claims

耐振処理を必要とする大型電子部品を搭載すると共に、一端にボンディングワイヤ接続座を有する第一のプリント基板、耐湿処理を必要とする小型電子部品と発熱部品とを搭載する第二のプリント基板、前記第一のプリント基板と前記第二のプリント基板とを保持するベース部材、このベース部材に固定され、前記第一のプリント基板と前記第二のプリント基板の周囲を取り囲むフレーム、このフレームに一体に構成され、前記フレーム内の空間を前記第一のプリント基板の大型電子部品搭載部を収納する第一の隔室と、前記第一のプリント基板のボンディングワイヤ接続座部と前記第二のプリント基板とを収納する第二の隔室とに分離する仕切壁、前記フレームの反ベース部材側開口部を覆うカバーを備え、前記フレームには一体構成されたコネクタハウジングが設けられ、このコネクタハウジングは前記第二の隔室側に配設され、ボンディングワイヤにより前記第二の隔室側で前記第一及び第二のプリント基板にそれぞれ接続され、前記第一の隔室内には硬質の充填材が充填され、第二の隔室内には軟質の充填材が充填されると共に、前記第二のプリント基板を発熱部品を搭載する高熱伝導性のプリント基板と、低発熱部品を搭載するプリント基板とに分割したことを特徴とする複数基板を有する電子機器。
耐振処理を必要とする大型電子部品を搭載すると共に、一端にボンディングワイヤ接続座を有する第一のプリント基板、耐湿処理を必要とする小型電子部品と発熱部品とを搭載する第二のプリント基板、前記第一のプリント基板と前記第二のプリント基板とを保持するベース部材、このベース部材に固定され、前記第一のプリント基板と前記第二のプリント基板の周囲を取り囲むフレーム、このフレームに一体に構成され、前記フレーム内の空間を前記第一のプリント基板の大型電子部品搭載部を収納する第一の隔室と、前記第一のプリント基板のボンディングワイヤ接続座部と前記第二のプリント基板と
を収納する第二の隔室とに分離する仕切壁、前記フレームの反ベース部材側開口部を覆うカバーを備え、前記フレームには一体構成されたコネクタハウジングが設けられ、このコネクタハウジングは前記第二の隔室側に配設され、ボンディングワイヤにより前記第二の隔室側で前記第一及び第二のプリント基板にそれぞれ接続され、前記第一の隔室内では大型電子部品が硬質樹脂により接着固定され、第二の隔室内には軟質樹脂が塗布されると共に、前記第二のプリント基板を発熱部品を搭載する高熱伝導性のプリント基板と、低発熱部品を搭載するプリント基板とに分割したことを特徴とする複数基板を有する電子機器。
第一のプリント基板と仕切壁との間に充填材の流動を防止する目張り用樹脂が塗布されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の複数基板を有する電子機器。
発熱部品を搭載する高熱伝導性のプリント基板が、高熱伝導性の接着材によりベース部材に接着されたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の複数基板を有する電子機器。
カバーが収納部品の高さに応じて第一の隔室側が高く、第二の隔室側が低く形成されたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の複数基板を有する電子機器。