JP4942541B2 - 電気電子モジュールおよびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、電気電子モジュールに関し、特に、車載の電気電子モジュールの電子回路基板を樹脂封止する筐体構造、及びその金属ベースに関する。

マイクロコンピュータ等の電気電子モジュールとして、各種部品を実装された回路基板とマウント用の金属ベースとが樹脂封止された電気電子モジュールがある（例えば、特許文献１）。

このような電気電子モジュールの樹脂封止は、図２０に示されているように、下型１００上に金属ベース１１０と回路基板１２０とをセットし、型締めされた下型１００と上型１０１とで画定されるキャビティ１０２に封止用の溶融樹脂を充填することにより行われる。

特開２００６−１９０７２６号公報

電気電子モジュールの樹脂封止において、図１４、図１５に示されているように、上型１０１のキャビティ画定部分１０３が金属ベース１１０の平面部１１１に、直接、面接触し、この面接触によってキャビティ１０２の密閉性を保証しなくてはならない型構造になることがある。

このような型構造の場合、図１６に示されているように、金属ベース１１０が上型１０１のキャビティ画定部分１０３によって型締めされる部分の厚さｔのばらつき（寸法許容差）が大きいと、金属ベース１１０と上型１０１のキャビティ画定部分１０３との間に隙間Ｌが生じる。

このような状態で、キャビティ１０２に溶融樹脂Ｍを充填して樹脂封止した場合には、図１７に示されているように、樹脂漏れｄが発生し、その分、キャビティ１０２における充填樹脂量が不足するため、樹脂未充填部ｍができる。また、キャビティ１０２の溶融樹脂Ｍに成形圧力が充分にかからないため、成形後の封止樹脂内に、図１８に示されているような気泡ａが多く残ってしまうことがある。このようなことにより、封止性能（防水性能）が阻害され、不良品の発生度合いが高くなり、歩留まりが悪化する原因になる。

このことに対して、金属ベース１１０の型締め部分の厚さ精度を高くする対策が考えられるが、実際の部品製造において、加工工程の増加や高コスト化を招くという問題点が発生し、当該対策の採用は困難である。

本発明は、前記解決しようとする課題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、金属ベースの厚さのばらつきがあっても、樹脂封止において樹脂漏れを生じることがなく、封止（防水）信頼性の高い電気電子モジュールおよびその製造方法を提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明による電気電子モジュールは、部品を搭載実装される回路基板と、前記回路基板を取り付けられる金属ベースを封止樹脂にて一体封止する電気電子モジュールであって、溶融樹脂による封止成形時に、前記金属ベースが成形金型に型締めされる部分と成形金型との間に、型締力によって変形する追従部材が配置されていることを特徴としている。

前記目的を達成するために、本発明による電気電子モジュールの製造方法は、部品を搭載実装される回路基板と、前記回路基板を取り付けられる金属ベースを封止樹脂にて一体封止する電気電子モジュールの製造方法であって、溶融樹脂による封止成形時に、前記金属ベースが成形金型に型締めされる部分と成形金型との間に、型締力によって変形する追従部材を配置し、型締力によって前記追従部材を押潰し、封止樹脂成形のキャビティの密閉性を高めることを特徴としている。

本発明による電気電子モジュールによれば、金属ベースが成形金型に型締めされる部分と成形金型との間に、型締力によって変形する追従部材が配置されているから、金属ベースの型締め分の厚さにばらつきがある場合にも、樹脂成形時に金属ベースと樹脂成形金型の隙間をなくし、信頼性がある封止（防水）をすることができる。また、型締め部の高さ（厚さ）の精度を高くするための加工工程が不要になり、製造が容易になるとともに部品コストの低減になる。

本発明による電気電子モジュールの実施形態を、図を参照して説明する。

図１（ａ）〜（ｅ）は、本実施形態による電気電子モジュールの外観を示す五面図、図２は図１（ｅ）のＡ−Ａ’断面図である。

本実施形態による電気電子モジュール２０は、金属ベース１、金属端子３を組み付けられたコネクタ、電子部品（図は省略）を搭載実装された回路基板５、封止樹脂４を備える。金属ベース１は、モジュールマウント用の耳片部９を有する
金属ベース１の図２で見て左側には、コネクタ２を取り付けるための開口部を形成するフレーム部１ｂがある。フレーム部１ｂに対するコネクタ２の組み付けは、ねじ６や接着剤によって行われる。コネクタ２が金属ベース１に組み付けられる際、金属端子３が金属ベース１のフレーム部１ｂと連なる立ち上がり部１ａの内側に収容される。

回路基板５は、金属ベース１に搭載され、図示されていないねじ等により金属ベース１に固定される。回路基板５が金属ベース１に固定される際に、同時に回路基板５の導体部材と金属端子３とが半田等により導電接続される。

以下、前記のような組立体をモジュールサブアッシ１０と云い、封止樹脂４による封止を行う前の組立体を意味する。このモジュールサブアッシ１０を封止樹脂４により封止したものが、本実施形態の電気電子モジュール２０である。

つぎに、図３〜図５を用いて、上述した本実施形態の電気電子モジュールを製作するトランスファーモールド成形方法の一例を説明する。
（１）図３（ａ）、（ｂ）に示されているように、下型３０と上型４０は、外形成形のために所望の封止樹脂形状に予め掘り込まれており、１７０〜１８０℃に加熱されている。モジュールサブアッシ１０を下型３０にセットし、それとともに、常温固形状態である成形樹脂タブレットＴをポット３１に装填する。ここで、モジュールサブアッシ１０は、予め規定の温度で予備加熱しておくと、サイクルタイムを短縮できる。
（２）図３（ｃ）に示されているように、数十トンの力で型締めする。
（３）図４（ｄ）に示されているように、任意の速度で、プランジャ３２を押し上げる。これにより、溶けた封止樹脂、つまり、溶融樹脂Ｍが、金型キャビティ５０内に注入される。
（４）図４（ｅ）に示されているように、金型キャビティ５０内に溶融樹脂Ｍが充填されたところで、およそ数十ｋｇｆ／ｃｍ^２の成形圧力を印加し、約３分ほど、その状態を保持する。
（５）その後、図４（ｆ）に示されているように、金型を開く。
（６）型開き後、図５（ｇ）に示されているように、溶融樹脂Ｍが固化してなる封止樹脂４を施されたモジュールサブアッシ１０より金型よりを取り出す。
（７）図５（ｈ）に示されているように、最後にカルＣと呼ばれる封止樹脂の余分な箇所を除去し、電気電子モジュール２０を完成する。

このようなトランスファーモールド成形方法において、工程（２）においては、数十トンの力で金属ベース１を型締めすることにより、封止樹脂用の溶融樹脂Ｍを充填する密閉空間（キャビティ５０）を形成している。

本実施形態の電気電子モジュール２０は、図６に示されているように、金属ベース１が上型（成形金型）４０のキャビティ画定部分４１に対応する型締め部分１Ａに追従部材（シール部材）７が配置されている。

追従部材７は、例えば、ゴムパッキン材など、弾性変形して密閉性を示し、成形時の金型温度以上（例えば、１８０℃以上）の高耐熱性を有するゴム状弾性材料により構成されている。追従部材７は、密閉空間（キャビティ５０）を得る際に、型締力によって押し潰される。

これにより、金属ベース１の厚さのばらつきがあっても、型締め部に隙間が発生せず、封止樹脂を充填する空間は密閉され、樹脂漏れが発生しない。つまり、型締力によって追従部材７を押潰し、封止樹脂成形のキャビティ５０の密閉性を高めている。

このことにより、金属ベース１の厚さのばらつきがあっても、十分な封止（防水）性能を得ることができ、不良品の発生度合いが低くなり、歩留まりが良くなる。

追従部材７は、型締め部の全周に設けられていることで、成形の安定性を向上することができる。

また、型締め部の高さ（厚さ）の精度を高くするための加工工程が不要になり、製造が容易になるとともに部品コストの低減になる。

なお、型締め時の追従部材７の押潰し量は、金属ベース１の型締め部分１Ａの厚さばらつき（寸法許容差）以上とすることが好ましい。

以上のことにより、樹脂封止において樹脂漏れを生じることがなく、封止（防水）信頼性の高い電気電子モジュールが安定して得られるようになる。

追従部材７は、図７に示されているように、金属ベース１の型締め部分１Ａに形成した凹溝８、或いは、図８に示されているように、上型４０のキャビティ画定部分４１の先端面に形成した凹溝４２に嵌め込み装着することができる。この嵌め込み装着により、追従部材７の配置位置が安定し、組み付け作業および金型へのセット等の際に、追従部材７の位置がずれることなく、組み付けが容易なる。

金属ベース１に凹溝８を設けた場合には、追従部材７は、樹脂封止の組立体（モジュールサブアッシ２０）の状態で、凹溝８に組み付けられている。上型４０のキャビティ画定部分４１に凹溝４２を設けた場合には、追従部材７は、樹脂封止前に上型４０の凹溝４２に組み付けられている。

追従部材７は、ゴム状弾性材料製の別部品でなく、図９に示されているように、金属ベース１の型締め部分１Ａに一体形成した押潰し突起１１で構成されてもよい。突起１１は、溶融樹脂を充填する密閉空間を得る型締め時に、上型４０によって押潰される。

これにより、型締め部に隙間は発生せず、封止樹脂を充填する空間は密閉され、成形性が安定し、樹脂漏れが発生しないことで、十分な封止（防水）性能を得ることができる。

金属ベース１に形成する押潰し突起１１の高さ寸法は、例えば、０．１ｍｍから１ｍｍ程度である。型締め時の押潰し突起１１の押潰し量は、金属ベース１の型締め部分１Ａの厚さばらつき（寸法許容差）以上とすることが好ましい。例えば、０．０５ｍｍから０．３ｍｍ程度である。

押潰し突起１１は、図１０に示されているように、型締め部の全周に設けられている。金属ベース１に形成された押潰し突起１１の型締め時の潰れ量が一様にならない（十分な潰れ量が部分的に得られない）場合にも、図１１に示されているように、潰れ量が不十分な部分と潰れ量が十分な部分とで、押潰し突起１１の突起高さＨ１、Ｈ２を異なる高さに形成したり、図１２に示されているように、突起幅Ｗ１、Ｗ２を異なる幅に形成することで、潰れ量を一様とすることができる。

追従部材７や押潰し突起１１は、型締め部の全周ではなく、図１３に示されているように、部分的に欠損部を含んで設けてもよい。この場合、未形成部１９ができるが、これにより、型締め時に未形成部１９と上型４０との間に微小な隙間が発生し、成形時に樹脂を充填する空間内のエアの抜け口（以下、エアベントという）となる。

すなわち、追従部材７や押潰し突起１１は、型締め部の全周に形成するのではなく、一部（部分的）に未形成部１９を有して形成することで、エアベント機能を意図的に設ける構造としている。

（ａ）〜（ｅ）は、本発明による電気電子モジュールの一実施形態を示す正面図、平面図、背面図、側面図、底面図。 図１（ｅ）のＡ−Ａ’拡大断面図。 （ａ）〜（ｃ）は本実施形態の電気電子モジュールのトランスファーモールド成形の工程を示す図。 （ｄ）〜（ｆ）は本実施形態の電気電子モジュールのトランスファーモールド成形の工程を示す図。 （ｇ）、（ｈ）は本実施形態の電気電子モジュールのトランスファーモールド成形の工程を示す図。 本実施形態の電気電子モジュールの要部の拡大断面図。 本発明による電気電子モジュールの一つの実施形態の要部の拡大断面図。 本発明による電気電子モジュールの他の実施形態の要部の拡大断面図。 本発明による電気電子モジュールの他の実施形態の要部の拡大断面図。 本発明による電気電子モジュールの一つの実施形態の平面図。 図１０のＤ−Ｄ’拡大断面図。 図１０のＤ−Ｄ’拡大断面図。 本発明による電気電子モジュールの他の実施形態の平面図。 電気電子モジュールの樹脂成形時（型締め時）の断面図。 電気電子モジュールの樹脂成形時（型締め時）の要部の拡大断面図。 金属ベースと金型との接触部の隙間発生を示す拡大断面図。 樹脂洩れを示す拡大断面図。 樹脂洩れを示す拡大断面図。

符号の説明

１ 金属ベース
１Ａ 型締め部分
２ コネクタ
３ 金属端子
４ 封止樹脂
５ 回路基板
６ ねじ
７ 追従部材
８ 凹溝
９ 耳片部
１０ モジュールサブアッシ
１１ 押潰し突起
２０ 電気電子モジュール
３０ 下型
４０ 上型
４１ キャビティ画定部分
４２ 凹溝
５０ キャビティ

Claims (3)

1. 部品を搭載実装される回路基板と、該回路基板を取り付けられる金属ベースを封止樹脂にて一体封止する電気電子モジュールであって、
   溶融樹脂による封止成形時に、前記金属ベースが成形金型に型締めされる部分と成形金型との間に、型締力によって変形する追従部材が配置されており、
   前記追従部材は、前記金属ベースに一体形成された突起によって構成され、部分的に高さもしくは幅が異なっていることを特徴とする電気電子モジュール。
2. 前記追従部材は、型締め部の全周あるいは部分的に欠損部を含んで配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電気電子モジュール。
3. 部品を搭載実装される回路基板と、前記回路基板を取り付けられる金属ベースを封止樹脂にて一体封止する電気電子モジュールの製造方法であって、
   溶融樹脂による封止成形時に、前記金属ベースが成形金型に型締めされる部分と成形金型との間に、前記金属ベースに一体形成された突起によって構成され、部分的に高さもしくは幅が異なっていて、型締力によって変形する追従部材を配置し、型締力によって前記追従部材を押潰し、封止樹脂成形のキャビティの密閉性を高めることを特徴とする電気電子モジュールの製造方法。

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