JP6147248B2 - 自動車内で用いるためのゲッター層を備えた制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１のプレアンブルにかかる制御装置１に関する。

自動車製造では、エンジンやトランスミッション用の制御装置を、制御される自動車部品モジュール、即ち、エンジンやトランスミッション内に内蔵することが、既に長年行われてきた。特に、トランスミッション制御装置は、所謂、オンサイト制御装置として、非常にコンパクトなユニットを構成している。従来の外部取付制御装置の使用と比較した場合、このような配置には、品質、コスト、重量、機能性の面から非常に大きな利点がある。そして、特に、場合によってはエラーの原因となりやすいコネクター接続や配線の数を、この方法によって、大いに削減することが可能となる。

しかし、制御装置をトランスミッションに内蔵すると、温度的・機械的な耐久性には、高い要求が科せられることになる。その機能は、広い温度範囲（最低約−４０°Ｃから最高２００°Ｃ）、並びに、機械的振動（最大約４０Ｇ）において、保障されなければならない。しかも、制御装置の周りには、トランスミッション・オイルなど腐食性の媒体があるため、オイルに対して密に実施されていなければならない。

しかし、このような対策を講じても、オンサイト・トランスミッション制御装置内には、望まれない、例えば、硫黄を含む有害ガスなどの、シーリングを介しての外からの拡散による制御装置ハウジングの回路基板内部区画内への、侵入、或いは、シーリングマテリアル、ハウジングや回路基板内部区画の合成樹脂からのガス化によって、マイクロコントローラーなどの電子・機能コンポーネントの損傷、或いは、ボンディング・パッドやボンディング・ワイヤーの損傷が起こり得る。このような損傷は、予測寿命の遥か以前に、制御装置のブラックアウトの原因になり得る。

トランスミッション制御装置の内部の特に金属を含む部品が、硫黄を含有するガス、水、湿気の多い空気など腐食性の媒体と接触した場合、これらが、金属を攻撃し、腐食する。特に、水に溶解した酸素が、金属と反応する。該金属は、電子を失い、陽イオンとして、溶液に溶解する。

これを回避する方法としては、所謂、陰極防食法が挙げられる。この方法では、犠牲陽極（ｓａｃｒｉｆｉｃｉａｌ ａｎｏｄｅ）が、保護すべき金属と導通するように接続される。保護されるべき金属が、陽極で、卑金属が、犠牲陽極である。即ち、保護されるべき金属の方向に、電流が流れる。その際、卑金属からは、電子が奪われる。荷電粒子の運搬は、双方の金属の直接的な接触、或いは、電解質としての水、或いは、水蒸気を介して行われる。

金属を含有している部品の腐食を回避するためのこの方法は、限定できないリーク電流だけでなく、ショートの原因にすらなり得るため、トランスミッション制御装置の内部空間内では、採用できない。

このような腐食を回避する他の方法は、特許文献１に記載されている。ハウジング内には、微細顆粒状のバリウム・アルミニウム合金を包含する粉末が分散されたゲッター・マテリアルを包含するシリコン・ゴムによって覆われカプセル化されたマイクロエレクトロニクス・エレメントがある。しかし、該粉末の、例えば、硫黄などの特に攻撃的なガス状の成分を捕獲する能力は、限定的である。むしろ、シリコン・ゴムは、特に、硫黄含有ガスに対して、スポンジのように振る舞い、腐食を促進することが見出された。

このような腐食を回避する更なる方法は、特許文献２に開示されている。エレクトロニクス・コンポーネント用のハウジングのカバーには、ゲッター・マテリアルを取り付けるための切り欠き部が形成されている。そこに、ゲッター・マテリアルは、フィルムでカバーして、固定される。ゲッター・マテリアルが機能するように、このフィルムには、ハウジングを組み立てる寸前に、ミシン目のような穴があけられる。この腐食を回避するための方法は、大変手間がかかる。

独国特許発明第３４４２１３２号明細書 独国特許出願公開第３９１３０６６号明細書

よって、本発明の課題は、冒頭で述べたような制御装置１を、そのゲッター機能、特にその、硫黄含有ガスのゲット（吸着／吸収）機能が改善されるように、さらに改良することである。

この目的は、本発明の請求項１記載の特徴を持つ装置によって達成される。

本発明では、制御装置内、特に、車両のトランスミッション内でオンサイトで使用されるトランスミッション制御装置内の金属の、制御装置内で電流やデータを伝える部品、例えば、ボンディング・パッドやボンディング・ワイヤーの攻撃的なガスによる腐食、特に硫黄含有ガスによる腐食は、ハウジングの内面に攻撃的な有害ガスを吸収するゲッター層を設けることにより、防止できる、或いは、少なくとも、遅延できることが明らかになった。特にサーマル・スプレーによって塗布されたゲッター層が、例えば、メッキやＣＶＤ法によって設けられたゲッター層と比較して、固有表面積が大きく、それにより、吸収能力が非常に高いことから、好ましい。

尚、該ゲッター層は、ハウジング・カバーの内面に、ゲッター層がハウジング・カバーとハウジング・ボトムとの接触面に被さらないように、選択的に設けられる。このようにすることによって、ハウジング・カバーとハウジング・ボトムとの接触面が、ゲッター層と有害ガスの反応によって、変化し、ハウジングの気密性がここから損なわれる可能性をも回避している。

また、該ゲッター層は、アルミニウム、銅、銀、鋼鉄、或いは、銀パラジウム合金などの金属製であることが好ましいが、これらの層は、容易、且つ、安価に製造できる。

通電ストラクチャー（通電手段）が、末端に設けられたオープンな接続領域を有するフレキシブルな配線フィルムとして実施されている場合、制御装置内の電子部品と、例えば、センサーやアクチュエーターなど制御装置の外に設けられているコンポーネントとの接続は、リジッドな配線プレートと比較して、容易、且つ、場所を節約できるが、この場合、配線フィルムのオープンな接続領域は、少なくとも制御装置内において、ボンディング・パッドとして形成されている。

電子部品、特に、ハウジングの無いマイクロエレクトロニクス部品、所謂、裸部品（Ｂａｒｅ Ｄｉｅ）は、回路基板上で、オープンな接続領域を有する接続配線、或いは、配線フィルムのボンディング・パッドによって、通電するように接続されている。該接続配線としては、通常、信頼性の高い電気的接続手段として実績のある、例えば、アルミニウムや金など、高電導性の金属製ボンディング・ワイヤーが用いられる。

腐食性ガスに対する付加的な保護手段としては、回路基板と接続配線を柔軟性のある合成樹脂層で覆うこともできる。これは、過度な振動負荷などによって、部品が回路基板から外れることに対する保護手段としても機能する。

本発明の更なる特徴、長所、詳細は、添付した図面に詳しく示されている好ましい実施例に基づく以下の説明に記載されている。図の説明：

図１は、制御装置１の断面図、そして、 図２は、ハウジング・ボトム内側の上視図である。

図１によれば、自動車用制御装置１は、ハウジング・ボトム３とハウジング・カバー２を包含している。該ハウジング・ボトム３とハウジング・カバー２が、回路基板がその中に配置される内部空間を形成している。該回路基板５は、ハウジング・ボトム３上に、特に好ましくは、電気的には絶縁性の熱伝導性の接着剤によって、接着されている。ハウジング・ボトム３が、例えば、金属製の素材でできている場合、回路基板５上で発生する熱は、良好に、ハウジング・ボトム３と隣接する環境に放出される。該回路基板５上には、少なくとも一つの電子部品６，７が、配置されている。該ハウジング・ボトム３は、回路基板５を取り巻く領域に、少なくとも一つの電子部品６，７と隣接する場所に、貫通口１３を有している。これに関する具体的な説明としては、図２を参照されたい。ハウジング・ボトム３の外側、即ち、ハウジング・ボトム３の回路基板とは反対側にある貫通口１３においては、該通電ストラクチャー８は、好ましくは、フレキシブルなフィルム導体、略称、フレックス・フィルム導体として、形成されていることが好ましい。該フレックス・フィルム導体は、例えば、多数の、但し、互いに、絶縁された配線である電線を有するポリイミド・フィルムとして実施されている。

制御装置内の該フレックス・フィルム導体８の末端領域には、接続領域１１が、設けられている。該フレックス・フィルム導体８は、その末端部１０によって貫通口１３を完全に覆い、電気的接続領域１１が、貫通口１３内にある、即ち、ハウジング・ボトム３とは、接触しない、即ち、接触して、ショートの危険性が無いように、貫通口１３の上に配置される。また、貫通口１３内のフレックス・フィルム導体８上の該電気的接続領域１１は、フレックス・フィルム導体８内の配線を課して、図示されてないが、センサーやアクチュエーターなど、制御装置の外の電子、及び／或いは、電気部品と電気的に接続されている。該電気的接続配線９は、通常、例えば、アルミニウムや金などの高電導性の金属製のボンディング・ワイヤーであるが、これらは、電子部品６，７や回路基板５上の配線と貫通口１３内の対応する電気的接続領域１１との接続も担っている。カバー・プレート１２は、貫通口１３を完全に覆うことで、フレックス・フィルム導体８が、ハウジング・ボトム３とオイル密に接続されるようしている。尚、該カバー・プレート１２とハウジング・ボトム３との接続は、変形／摩擦による接続（パワー・グリップ）、或いは、形状による接続（フォーム・クローズ）、例えば、ネジ止めやかしめによって実施される。

図１に示すようにフレックス・フィルム導体８とカバー・プレート１２の間には、オイルに対するシーリングを更に確実にするため、貫通口１３を取り巻くシーリング４が、設けられている。シーリング４は、簡略化するため、カバー・プレート１２にスプレー塗布することもできる。

該ハウジング・ボトム３は、ハウジング・カバー２とシーリングを介して、オイルに対して密に接続されている。このような対策を取ったとしても、特にオンサイト・トランスミッション制御装置内では、特に外部環境が極端である場合には、例えば、トランスミッション・オイルからの硫黄含有・有害ガスが、ハウジング１の内部空間に進入し、制御装置の内部空間にある、例えば、マイクロコントローラーなどの電子部品６，７、回路基板５上の配線網、フレックス・フィルム導体８やボンディング・ワイヤー９のオープンな接続部など、金属製の電流、或いは、データを流すための部品が腐食される可能性は残っている。このような損傷は、予測寿命の遥か以前に、制御装置のブラックアウトの原因になり得る。

図１では、ハウジング・カバー２の内面上に、ゲッター層１０が、示されている。特に、該ゲッター層１０は、ハウジング・カバー２の内面にスプレー塗布されていることが好ましい。冷ガス・スプレー塗布などのサーマル・スプレー法によって塗布されたゲッター層１０が、例えば、メッキやＣＶＤ法によって設けられたゲッター層１０と比較して、固有表面積が大きく、それにより、ガス吸収能力が非常に高いことから、特に好ましい。これにより、有害ガスによる腐食を、完全に回避、或いは、少なくとも、遅延することが可能になる。該ゲッター層１０は、アルミニウム、銅、銀、銀・パラジウム合金、或いは、鋼鉄などの金属製であることが特に好ましい。即ち、該ゲッター層１０は、基本的に、ハウジング１の内部空間に配置されている守るべき部品５，６，７，８，９，１１と同様の素材から構成されている。
但しここで重要なことは、ゲッター層１０が、守るべき部品５，６，７，８，９，１１の合計表面と比較して、何倍もの固有表面積を有していることである。有害ガスを、不可逆的に吸収する能力を持つゲッター層１０は、塗布方法によって、ハウジング・カバー２の内面の輪郭（形状）に合わせることが可能である。ゲッター層１０のゲット（吸着／吸収）効果は、守るべき部品５，６，７，８，９，１１に近く配置されればされる程、大きくなる。

また、該ゲッター層１０は、ハウジング・カバー２の内面に、ハウジング・カバー２とハウジング・ボトム３との接触面に、ゲッター層１０が被さらないように、選択的に設けられる。このようにすることによって、ハウジング・カバー２とハウジング・ボトム３との接触面が、ゲッター層１０と有害ガスの反応によって、変化し、ハウジング１の気密性がここから損なわれる可能性をも回避している。

ハウジング１を組み立てる前にハウジング・カバー２に塗布されたゲッター層１０が、雰囲気と反応しないように、ゲッター層１０を備えたハウジング・カバー２は、保護ガス雰囲気下に保管される、或いは、該ゲッター層１０は、組立直前にスプレー塗布されることが好ましい。

図２は、ハウジング・ボトム３の内側の上視図であるが、貫通口１３周辺部の配置の概要を示しているに過ぎない。フレックス・フィルム導体８上の電気的接続領域１１は、ハウジング・ボトム３と接触しないように、即ち、そのほとんどの部分が金属製であるハウジング・ボトム３を介してショートする原因とならないように、貫通口１３内に配置されている。貫通口１３の周囲、フレックス・フィルム導体８とカバー・プレート１２の間には、シーリング４が、設けられている。

該シーリング４は、図３に示されているごとく、フレックス・フィルム導体８とハウジング・ボトム３の間に、配置することも可能である。

本発明は、上記説明においては、該発明の原理と実用が可能な限りわかり易いように説明された。しかしながら、本発明は、適宜な変更によって、数多くの実施形態、並びに、組み合わせで実施可能なことは言うまでもない。

Claims (9)

1. −ハウジング・カバー（２）とハウジング・ボトム（３）からなるハウジング（１）と、−該ハウジング・カバー（２）とハウジング・ボトム（３）の間のシーリング手段（４）と、
   −電導性の配線を有する少なくとも一つの回路基板（５）−但し、該回路基板（５）上には、少なくとも一つの電子部品（６，７）が配置されている−と、
   −ハウジング（１）内から外へ導かれている少なくとも一本の通電ストラクチャー（８）と、
   −電子部品（６，７）と該通電ストラクチャー（８）とをつないでいる少なくとも一本の接続配線（９）を包含する、自動車用の制御装置において、
   ハウジング（１）の内面上には、制御装置内にある金属製の電流、或いは、データを流すための部品（５，６，７，８，９，１１）を硫黄を含有するガスから保護するために、サーマル・スプレー法によってスプレー塗布されたゲッター層（１０）が設けられており、前記ゲッター層（１０）が、保護されるべき前記部品（５，６，７，８，９，１１）の合計表面と比較して、複数倍の固有表面積を有し、
   前記ゲッター層（１０）が、前記部品（５，６，７，８，９，１１）と同様の素材から構成されていることを特徴とする制御装置。
2. 該ゲッター層（１０）が、ハウジング（１）の内面上に選択的に塗布されていることを特徴とする請求項１に記載の制御装置（１）。
3. 該ゲッター層（１０）が、ハウジング・カバー（２）の内面に、ハウジング・カバー（２）とハウジング・ボトム（３）との接触面にゲッター層（１０）が被さらないように、選択的に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の制御装置（１）。
4. 該ゲッター層（１０）が、アルミニウム、銅、銀、銀・パラジウム合金、或いは、鋼鉄などの金属製であることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の制御装置（１）。
5. 該通電ストラクチャー（８）が、それぞれ端末に配置されたオープンな接続領域（１１）を有するフレックス・フィルム導体であることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の制御装置（１）。
6. 該通電ストラクチャー（８）のオープンな接続領域（１１）が、少なくとも、制御装置内においては、ボンディング・パッドとして形成されていることを特徴とする請求項５に記載の制御装置（１）。
7. 該接続配線（９）が、それぞれ端末に配置されたオープンな接続領域（１１）を有するフレックス・フィルム導体であることを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の制御装置（１）。
8. 電子部品（６，７）が、ハウジングされていないマイクロ・エレクトロニクス部品であることを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の制御装置（１）。
9. 該回路基板（５）と接続配線（９）が、腐食性ガスに対する付加的な保護としての柔軟な樹脂層によって覆われていることを特徴とする請求項１〜８の何れか一項に記載の制御装置（１）。

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