WO2014119379A1 - 車載用電子モジュール - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to an on-vehicle electronic module having a circuit board on which electronic components are mounted, a case for housing the circuit board and protecting it from the surrounding environment, and a connector mechanism for connecting the circuit board and an external electric circuit.
- Patent Document 1 JP-A-2009-295362 (Patent Document 1) and JP-A-2002-203614 (Patent Document 2).
- Patent Document 1 a circuit board on which an electronic component is mounted, a connector for electrically connecting the circuit board to the outside, and the circuit board are mounted, and the connector is joined via an adhesive.
- a box-type electronic module in which a metal base and a sealing cover for covering the circuit board and the metal base are integrally assembled, wherein the connector comprises a required number of metal terminals and a resin housing.
- the housing has a socket portion substantially parallel to the circuit board, into which the plug of the external harness is inserted, and a terminal holding wall portion for holding the metal terminal (see claim 1).
- a connector housing which constitutes a part of a connector for electrically connecting a circuit wiring formed on a mounting substrate of an ECU and another circuit wiring, is attached to one end of an FPC harness.
- the structure in which the other terminal portion is connected to the circuit wiring of the mounting substrate 3 via a conductive adhesive is described. According to this structure, since the connector housing is connected to the ECU via the FPC harness, the area of the connector housing mounting portion on the mounting substrate of the ECU can be reduced. Further, by mounting the connector housing outside the casing of the ECU, the height of the mounting substrate can be reduced, and the height of the entire ECU including the height of the casing can be reduced. It is possible to realize miniaturization.
- the electronic module in which the mounting substrate is enclosed in the case has a structure in which a male connector housing component is mounted to connect with external circuit wiring in a detachable structure, and the mounting substrate and male connector pins are electrically It is essential to have a process of connecting A major factor that determines the dimensions of the electronic module is the connector housing mounted and connected to the circuit board, which also causes a cost increase due to the addition of the number of parts and the number of assembly steps.
- the connector housing is separated from the electronic module and connected by the FPC harness, although the height and size of the electronic module itself can be reduced, a region for connecting the FPC to the circuit board is required. The plane size has not been reduced. Further, the number of assembling processes and the number of parts are rather increased, and cost reduction is also difficult.
- An object of the present invention is to provide an electronic module which can achieve downsizing and cost reduction simultaneously by eliminating male connector housing parts while having the same external connection function and environmental reliability as conventional. .
- a vehicle electronic module includes a circuit board having a mounting area on which an electronic component is mounted and a terminal forming area on which a substrate terminal is formed, and the mounting area of the circuit board
- a case is provided, and the case includes a case member integrally formed of a wall surface forming a space in the case for receiving the mounting area and a male connector housing to which a female connector is attached.
- the circuit board has a structure in which the terminal formation region is exposed to the housing space side of the male connector housing through the case member.
- an electronic module capable of achieving downsizing and cost reduction simultaneously while eliminating male connector housing parts while having the same external connection function and environmental reliability as conventional.
- FIG. 4A It is a top view which sees through a case and shows the composition of the electronic module for vehicles which attached a circuit board to a case using a board
- FIG. 10A It is a top view which sees through the case and shows the composition of the in-vehicle electronic module which divided the insulating resin member formed in a circuit board in the cross direction of a circuit board. It is a figure which shows the AA 'cross section of FIG. 8A. It is an upper side figure which sees through the case and shows composition of a car-mounted electronic module which has a connector structure in two sides which a resin case counters. It is a figure which shows the AA 'cross section of FIG. 9A. It is a top view which shows the structure of the mounting board which has a structure which reinforced the terminal formation area. It is a figure which shows the AA 'cross section of FIG. 10A. It is a figure which shows the BB 'cross section of FIG. 10A.
- FIG. 1A is a top view showing the configuration of an on-vehicle electronic module using a member manufactured by Al die-casting (aluminum die-casting) in a base portion forming a part of the case, as seen through the case.
- FIG. 1B is a view showing the AA ′ cross section of FIG. 1A.
- FIG. 1C is a view showing a cross section BB ′ of FIG. 1A.
- a circuit board 1 is divided into a terminal formation area 3 and a mounting area 2 on which electronic components 8, 9, 10, 11 are mounted.
- An insulating resin member 12 is formed between the terminal formation region 3 and the mounting region 2 so as to wrap around the circuit board 1.
- a method of forming the insulating resin member 12 on the circuit board 1 is a method of pressing the insulating resin member divided into two on both sides of the circuit board 1 and fixing with an adhesive, a cavity is formed in the region of the insulating resin member 12
- Either the method of setting the circuit board 1 in a mold and forming a thermosetting resin such as epoxy resin or phenol resin by transfer molding, or the method of injection molding a thermoplastic resin such as polybutylene terephthalate or nylon or polyphenylene sulfide Can be done with The formation time of the insulating resin member 12 is before the electronic components 8 to 11 are mounted on the circuit board 1.
- the electronic components 8 to 11 are mounted on the circuit board 1 by printing and applying adhesive lead-free solder paste on predetermined wiring, mounting the electronic components 8 to 11, and reflowing by a conveyor furnace in a nitrogen atmosphere. I am doing soldering. After soldering, the flux components are cleaned and removed.
- the resin case member 13 is manufactured by injection molding of a thermoplastic resin.
- a mold for injection molding includes a mold member forming the case outer periphery and the connector housing space 22, a mold member forming the case internal space 21, and a case member made of Al die cast (hereinafter referred to as an Al die cast member) 15. It is comprised from three members of the mold member which forms the opening part of the abdomen to insert.
- the resin case member 13 is integrated with the Al die cast member 15 by the adhesive 20 to form a bag shape having no rear wall.
- the circuit board 1 on which the electronic components 8 to 11 are mounted is inserted into the case from behind, and the terminal formation region 3 is protruded from the opening 14a of the front partition 14 to the outside of the case (connector housing space 22).
- the insulating resin member 12 is pressed against the front partition wall 14 so that the substrate terminals (the outer peripheral terminal 4 and the inner peripheral terminal 5) formed in the terminal formation area 3 are positioned at predetermined positions in the connector housing space 22. Then, the front partition 14 and the insulating resin member 12 are fixed by the adhesive 23.
- the front partition 14 is integrally molded with the resin case member 13 as a partition which partitions the case internal space 21 of the resin case member 13 and the connector housing space 22.
- a highly viscous heat conductive paste 18 is supplied between the heat-generating electronic component 11 and the Al die cast member 15 by a dispenser, and a low temperature heat treatment is applied to gelation treatment.
- a resin-made lid 16 having a rear guide 17 is pushed in from behind, and the lid 16 is fixed to the resin case member 13 with an adhesive 19.
- the rear guide 17 has a structure for holding and supporting the rear end of the circuit board 1.
- the adhesive 19 fills the gap between the lid 16 and the resin case 13 and plays a role of sealing the inside of the case formed of the resin case member 13.
- the terminal pattern of the circuit board 1 has a two-row arrangement of the outer peripheral terminal 4 connected with the inner layer wiring and the through hole 6 and the inner peripheral terminal 5 connected with the surface layer wiring 7 on the substrate end face side.
- a male connector 150 is constituted by the terminal formation region 3 in which the outer peripheral terminal 4 and the inner peripheral terminal 5 are formed and the connector housing space 22 formed by a part of the case member 13.
- the inner layer wiring is not shown in FIG. 1, for example, the inner layer wiring is provided in the same manner as the inner layer wiring 52 of FIG.
- FIG. 2 shows a cross section of a state in which the female connector 200 on the customer side is attached to the male connector 150 of the electronic module of FIG.
- the female connector 200 has a connector pin 203 which is in contact with the outer peripheral terminal 4 of the circuit board 1 to obtain conductivity and a connector pin 204 which is in contact with the inner peripheral terminal 5 to obtain conductivity. It is connected by caulking or solder joint.
- the female connector case 201 is inserted and mounted in the male connector housing 13a, and is mounted in close contact with the connector housing 13a with no gap by the projections 205 for ensuring airtightness formed on the female connector 200. There is.
- the case for housing the circuit board 1 on which the electronic component is mounted has a wall surface forming a space in the case for housing the mounting area 2 and a male type to which the female connector 200 is attached.
- the connector housing 13a includes a case member (resin case) 13 which is integrally molded.
- the circuit board 1 has a structure in which the terminal formation region 3 is exposed to the housing space 22 side of the male connector housing 13 a through the case member 13.
- the circuit board 1 integrally includes an insulating resin member for fixing the circuit board 1 to the case member 13 between the mounting area 2 and the terminal formation area 3, and the case member 13 is provided in the case accommodating the mounting area 2.
- the partition wall 14 is integrally molded with the wall surface forming the space 21 and the male connector housing 13a to which the female connector 200 is attached, and partitions the case internal space 21 and the housing space 22 of the male connector housing 13a.
- case member 13 is made of a resin member whose surface facing the partition wall 14 is open, and the case is made of the case member 13 and a resin lid assembled on the open surface of the case member 13 facing the partition wall 14. And a member 16.
- the female connector 200 of the customer can be connected to the male connector housing 13 a constituted by a part of the case (part of the resin case member 13 in the present embodiment) and the terminal of the circuit board 1.
- conventional male connector housing parts can be eliminated.
- the reduction in the number of parts and the omission of the process of soldering the circuit board and the connector pins make it possible to reduce the manufacturing cost.
- the connector housing which is the largest component disposed on the substrate is eliminated, the connector pin connection area on the circuit board is also eliminated, and the board size can be reduced and the module height can be reduced.
- the case is airtightly sealed at the back (the end opposite to the connector housing 13 a) with the resin lid 16 and the adhesive 19, and the opening 14 a from which the substrate terminals 4 and 5 protrude is also the circuit board 1. Since the structure is airtightly sealed by the insulating resin member 12 and the adhesive 23, the space in the case is completely shut off from the outside. As a result, the circuit board 1 on which the electronic components 8 to 11 are mounted is not affected by the surrounding environment such as moisture, corrosive gas, or dust. In particular, since the insulating resin member 12 secures a large contact area with the partition 14 around the opening 14a, the sealing performance by the adhesive 23 can be enhanced.
- the connector space 22 from which the substrate terminals 4 and 5 are projected is also in a structure in which the female connector 200 of the customer is closely fitted to the connector housing 13a formed by a part of the case. It is completely shut off. Therefore, the contact portion between the substrate terminals 4 and 5 and the connector pins 203 and 204 is not affected by the surrounding environment, and high long-term reliability can be obtained.
- the electronic component 11 of the control system with a large amount of heat generation is disposed on the substrate surface of the circuit board 1 on the side of the Al die cast member 15, and the space with the electronic component 11 is filled with a soft gel insulating resin with high thermal conductivity. . For this reason, the heat dissipation of the electronic component 11 improves, temperature rise is suppressed, the thermal fatigue of the soldering part of an electronic component can be suppressed, and a long-term reliable electronic module can be provided.
- the Al die cast member 15 and the resin case member 13 are fixed and integrated by the adhesive 20, but a method of heating a thermoplastic resin and welding it to the Al die cast member 15 or Al die cast You may integrate using the method of using together the anchor effect obtained by forming a fitting structure in the member 15 side, and welding.
- the through hole 39 (see FIGS. 3A and 3B) is provided in the circuit board 1 as in the second embodiment described later, and the resin forming the insulating resin member 12 is used in the through hole 39. It may be filled.
- the width of the mounting area 2 may be wider than the width of the terminal formation area 3 as in Example 2 described later. Further, the width of the substrate in the mounting area 2 may be larger than the width of the insulating resin member 12.
- side guides 42 may be provided on the left and right side walls of the resin case member 13 to hold and fix the side portions of the circuit board 1 protruding left and right from the insulating resin member 12.
- the configuration relating to the substrate holding auxiliary guide 49 and the groove 50 provided on the side wall of the resin case 40 may be applied to this embodiment.
- the width relationship between the circuit board 133 and the insulating resin member 38 is the same as that of the present embodiment. Therefore, as in FIGS. 4A, 4B and 4C, the groove 50 can be provided in the resin case member 13 and the circuit board 1 can be held on the resin case member 13 by the substrate holding auxiliary guide 49.
- FIGS. 3A, 3B, 4A, 4B and 4C an example of an electronic module for engine control will be described with reference to FIGS. 3A, 3B, 4A, 4B and 4C, in which the metal member is eliminated to reduce the size, weight and cost.
- FIG. 3A is a top view showing the configuration of the on-vehicle electronic module in which the case is made of only resin, seen through the case.
- FIG. 3B is a view showing a cross section AA 'of FIG. 3A.
- FIG. 3C is a view showing a cross section BB ′ of FIG. 3A.
- the circuit board 33 is comprised from the terminal formation area 31 and the mounting area 32 which mounts the electronic component 37.
- An insulating resin member 38 is formed filling the through holes 39 of the substrate at the boundary between the terminal formation region 31 and the mounting region 32.
- the width W32 of the mounting area 32 is wider than the width W31 of the terminal formation area 31 of the circuit board 33.
- the insulating resin member 38 is formed so as to cover the entire periphery of the substrate in the terminal formation region 31, and the width W 32 of the substrate in the mounting region 32 is made larger than the lateral width W 38 of the insulating resin member 38.
- side guides 42 are provided for holding and fixing the side portions of the circuit board 33 protruding to the left and right from the insulating resin member 38.
- the side guide 42 is formed from the partition wall 41 to just before the portion where the rear lid 43 is fitted. Since the resin case member 40 is manufactured by injection molding, it has a shape having no recess from the opening of the connector housing space 47 toward the partition 41 at the back, and from the opening of the space 46 in the case to the partition 41 at the back It has a shape that does not have a recessed area. This makes it possible to withdraw the mold after injection molding.
- the lid 43 for sealing the inside of the case 40 and the terminal pattern of the terminal formation area 31 are the same as in FIG. 1, and the method of mounting the electronic component on the circuit board is also the same as in FIG. 34 is an inner peripheral terminal, 35 is an outer peripheral terminal, and 36 is a through hole plated with Cu (copper) for electrically connecting the inner layer wiring and the outer peripheral terminal.
- the conventional male connector housing parts can be eliminated and electrical connection can be made with the female connector of the customer. For this reason, reduction of a manufacturing cost and reduction of a module height are attained by reduction of a number of parts, and omission of the soldering process of a circuit board and a connector pin. Further, since the four sides of the circuit board 33 are held, deformation of the board due to heat and stress can be suppressed, and a highly reliable electronic module resistant to vibration and impact can be provided.
- the omission of the Al die-casting member 15 has the advantage of enabling further downsizing and weight reduction.
- heat radiation a method of burying a metal member in the case resin during injection molding, a method of radiating heat from the connector using substrate wiring, and a material with a high heat radiation rate on the surface of the mounting substrate in the case and the case inner wall Measures such as heat are possible by methods such as
- FIG. 4A is a top view showing the configuration of the on-vehicle electronic module through a case.
- FIG. 4B is a view showing a cross section AA 'of FIG. 4A.
- FIG. 4C is a view showing a cross section BB ′ of FIG. 4A.
- FIG. 2 only differences from FIG. 2 will be described in detail.
- the board width W31 of the terminal formation area 31 and the board width W32 of the mounting area 32 are the same.
- An auxiliary substrate holding guide 49 is attached to the side surface of the mounting area 32 so as to sandwich the substrate 133, and is fitted into grooves 50 provided in the left and right side walls 40a and 40b of the resin case member 40.
- the width of the substrate 133 is smaller than the width of the insulating resin member 38, even if the circuit substrate 133 is inserted from the rear opening of the resin case 40 and assembled, Since the substrate 133 can be fixed to the side wall of the resin case, the size of the expensive substrate can be reduced, and the cost of the electronic module can be reduced. If the substrate holding auxiliary guide 49 is mounted after the mounting substrate is completed and inserted into the resin case member 40, no problem in assembly occurs.
- FIG. 8A is a top view showing a configuration of a vehicle-mounted electronic module in which an insulating resin member formed on a circuit board is divided in the width direction of the circuit board, as seen through a case.
- FIG. 8B is a view showing a cross section AA 'of FIG. 8A.
- the structure of the insulating resin member described in the present embodiment can be applied to the first and second embodiments.
- FIG. 5 is an example of a structure in which the insulating resin member 57 has a tapered shape.
- a circuit board 54 is divided into a terminal formation area 56 and a mounting area 55 for mounting an electronic component, and is composed of an insulating board 51, inner layer wiring 52, and surface layer wiring 53. Between the terminal formation area 56 of the circuit board 54 and the mounting area 55, the insulating resin member 57 is formed in a tapered shape in cross section and around the board.
- the resin case member 59 is partitioned by a partition 60 separating the connector housing space and the space in the case, and the partition 60 is formed with an opening 60a having the same angle according to the tapered shape of the insulating resin member 57. There is.
- the insulating resin member 57 and the opening 60 a of the partition wall 60 are firmly fixed by the sealing adhesive 61.
- the circuit board 54 can be positioned by the effect of the tapered shape of the insulating resin member 57 simply by pressing the circuit board 54 against the partition wall 60, and highly accurate assembly of the board terminal position becomes possible. Further, the contraction force of the insulating resin member 57 formed in the through hole 58 maintains the close contact between the substrate 54 and the insulating resin member 57 for a long time, and the high airtightness of the interface between the substrate 54 and the insulating resin member 57. Can be maintained over the long term. In addition, the interface between the insulating resin member 57 and the opening 60a maintains excellent airtightness over a long period by the sealing adhesive. By ensuring the airtightness by these configurations, it is possible to prevent external air from invading the case for a long time, and it is possible to provide an electronic module excellent in environmental resistance.
- FIG. 6 is an example of a structure in which the insulating resin member 62 has a flange shape.
- the insulating resin member 62 has a size larger than the opening size W60 of the partition 60 on the mounting area 55 side and smaller than or equal to the opening size W60 on the terminal formation area 56 side.
- the adhesive 63 is formed so as to airtightly seal and adhere the interface between the thick insulating resin member 62 and the partition wall 60.
- a certain clearance is provided between the thin portion 62a of the insulating resin member 62 and the opening 60a of the partition 60 in order to facilitate the insertion operation, and accurate positioning is difficult. Therefore, the circuit board 54 is positioned by using a jig having a board terminal insertion port similar to the female connector of the customer on the connector housing side at the time of assembly, and the adhesive 63 is cured and assembled.
- FIG. 7 shows an example of a structure in which the insulating resin member 64 is fixed to the partition wall 60 without using an adhesive.
- a relief space 66 is formed on the side of the substrate 54 at the tip of the insulating resin member 64 having a tapered shape, and a claw 65 is formed on the outside.
- the opening 60 a of the partition wall 60 is provided with a tapered shape having the same shape as the tapered shape of the insulating resin member 64.
- the size of the opening on the connector housing side of the opening 60 a is smaller than the size of the claw of the insulating resin member 64.
- the insulating resin member 64 can be fixed to the partition wall 60 without using the adhesive, and the curing process of the adhesive becomes unnecessary. Therefore, the assembly time can be shortened, and the manufacturing cost can be reduced. Although the airtightness of the interface between the opening 60a and the insulating resin member 64 is not high, the connector space is also shut off from the outside, and the environmental resistance does not become a problem.
- FIG. 8A and 8B show an example of a structure in which the insulating resin member 81 is intermittently formed on the circuit board 71.
- FIG. In the figure, between the terminal formation area 72 of the circuit board 71 and the electronic component mounting area 77, an insulating resin having a thickness equal to or greater than the height of the surface layer wirings 75 and 76 is applied by printing and curing. , And the area
- the intermittent insulating resin member 81 is formed on the planarized insulating resin layer 78.
- the insulating resin members 81 on the front and back of the substrate are combined with the insulating resin filled in the through holes 79 of at least one of the substrates.
- the opening 83 a of the partition wall 83 is formed in a size that allows the terminal formation region 72 of the substrate 71 to pass through, and the insulating resin member 81 is fixed to the partition wall 83 with an adhesive.
- a slit 80 is formed so as to be easily positioned corresponding to the female connector of the customer.
- 73 is an outer peripheral terminal
- 74 is an inner peripheral terminal
- 84 is an inner layer wiring
- 82 is a resin case member.
- the insulating resin member 81 is formed by transfer molding a thermosetting resin. It is effective when forming In this embodiment, the gap formed at the interface when the mold is pressed against the circuit board can be narrowed to several ⁇ m or less, and the flow of the mold resin can be prevented.
- the insulating resin member 81 makes it possible to form the insulating resin member 81 free of burrs and the like. Further, even when the individualized insulating resin member 81 has a low interfacial strength between the insulating resin layer 78 and the interfacial strength between the insulating resin layer 78 and the circuit board 71, the insulating resin formed in the through hole 79 serves as a substrate. Since the front and back insulating resin members 81 are integrated, the insulating resin member 81 is not peeled off from the circuit board 71, and an electronic module with high initial yield and long-term reliability can be provided.
- the insulating resin layer 78 may be implemented in other embodiments.
- the insulating resin members 12, 38, 57, 62, 64, 133, etc. are formed by transfer molding a thermosetting resin, the insulating resin layer 78 is formed. It is possible to prevent the flow of resin.
- FIG. 9A is a top view showing the configuration of an electronic module capable of connecting a female connector connected to a harness to two sides of a resin case, as seen through the case.
- FIG. 9B is a view showing a cross section AA 'of FIG. 9A.
- a circuit board 91 is composed of terminal formation areas 111 and 112 and a mounting area 100 on which the electronic component 110 is mounted. Between the terminal formation areas 111 and 112 and the mounting area 100, insulating resin members 101 and 102 are formed by transfer molding of thermosetting resin.
- the circuit board surface around the mold is planarized with an insulating resin such as a resist in the same manner as in Example 3 in order to prevent the mold resin from leaking due to the unevenness due to the surface layer wiring. There is.
- the width of the circuit board 91 makes the mounting area 100 wider than the terminal formation areas 111 and 112, and the width of the mounting area 100 is wider than the width of the insulating resin members 101 and 102.
- the shapes of the insulating resin members 101 and 102 are tapered toward the outside.
- the terminal patterns of the terminal formation areas 111 and 112 are composed of the outer terminals 92 and 97 and the inner terminals 93 and 98 arranged in a staggered manner, and the outer terminals 92 and 97 are through holes 94 and 99 plated with Cu. It is connected with 113.
- a connector housing space 106 and an in-case space 105 are formed in the resin case member 103, and an opening 114a is formed between the two for projecting the terminal formation areas 111 and 112 in which the substrate terminals 92, 93, 97 and 98 are formed.
- a partition wall 114 is formed.
- the shape of the opening 114a is the same tapered shape as that of the insulating resin member 101 so that the insulating resin member 101 can be in close contact therewith.
- a lid member 104 that seals the rear opening of the resin case member 103 has a connector housing space 107 that constitutes a male connector.
- An opening 104 a having a shape in which the insulating resin member 102 is in close contact with and accommodated therein is formed in a wall portion to be a lid of the lid member 104. Further, an insertion portion 109 which is pressed into the opening of the resin case member 103 to obtain air tightness is formed. In the insertion portion 109, a plurality of ring-shaped protrusions 109a are formed in order to increase the insertion property and the airtightness.
- the circuit board 91 with the insulating resin members 101 and 102 on which the electronic components are mounted is inserted from the opening at the rear of the resin case member 103.
- groove-shaped side guides are formed in which the side portions of the substrate 91 protruding from the insulating resin members 101 and 102 enter. The substrate 91 is inserted into the side guide and pushed until the insulating resin member 101 abuts against the opening 114 a of the partition wall 114.
- the cover member 104 is pressed against the opening of the resin case member 103 so that the terminal forming area 112 in which the substrate terminals 97 and 98 are formed protrudes from the opening 104a, and the insulating resin member 102
- the opening 114 a of the partition wall 114 and the opening 104 a of the lid member 104 are in close contact and pushed until they stop.
- a liquid adhesive is poured into a gap formed between the rear end of the resin case member 103 and the outer peripheral step portion of the lid member 104, and curing treatment is performed.
- the width of the substrate can be expanded by providing the connection terminals on two sides facing each other as two rows of connection terminals on one side. It becomes possible to form the required number of terminals without the need to make it possible to reduce the planar size of the electronic module.
- the assembly of the electronic module it is only necessary to insert the substrate and press the lid member, or to fill the gap formed between the outer case and the lid member with the adhesive, and provide the electronic module excellent in assemblability. it can.
- FIGS. 10A, 10B, and 10C another example of the terminal structure of the circuit board will be described in detail with reference to FIGS. 10A, 10B, and 10C.
- FIG. 10A is a top view particularly showing a terminal formation region for a structure in which the end face of the substrate is reinforced with a 4-layer substrate in which the terminal arrangement is in two rows.
- FIG. 10B is a view showing a cross section AA 'of FIG. 10A.
- FIG. 10C is a view showing a cross section BB ′ of FIG. 10A.
- the terminal structure described in this embodiment can be applied to the other embodiments described above.
- the signal wiring 125 and the power supply wiring 126 are pattern-formed.
- an outer peripheral terminal 122 and an inner peripheral terminal 123 are formed.
- the outer peripheral terminal 122 is electrically connected by the inner layer wiring 128 and the Cu plating film 131 formed in the through hole 124.
- the electrical connection is performed between two layers on one side of the four wiring layers.
- the land 137 supporting the Cu plating film 131 of the through hole 124 is electrically disconnected by the surrounding wiring region and the insulating layer 132.
- the outer peripheral terminal 122 and the inner peripheral terminal 123 are formed on the surface of the circuit board 121, and constitute surface layer wiring for the inner layer wiring 128.
- an insulating resin member 140 for fixing the circuit board 121 to the partition wall of the case member is formed so as to surround the board 121.
- Through holes 129 are formed at a plurality of locations in the substrate region covered by the insulating resin member 140, avoiding the wiring region, and the insulating resin members 140 on the front and back of the substrate are connected by the same resin.
- the side surface protection resin member 134 is formed on the substrate side surface portion of the terminal formation region 138 so as to sandwich the substrate 121, and the slit portion 138a formed from the substrate end surface to the region of the insulating resin member 140 has a rivet shaped resin in cross section A member 135 is formed. Further, on the end face of the substrate, an end face protection member 136 is formed so as to hide the four layers of wiring.
- the side surface protection member 134, the rivet-shaped resin member 135, and the end surface protection member 136 can be simultaneously formed by devising a mold when forming the insulating resin member 140 by transfer molding of a thermosetting resin.
- the end surface protection member 136 and the side surface protection member 134 can also be attached later by a method of fitting or bonding after the mounting substrate is completed.
- the area where the resin member is formed by transfer molding is planarized by resin coating and curing so that no gap is generated between the mold and the circuit board.
- the resin member in the shape of a rivet, and the Cu plating film formed between the wiring layer and the land delamination which easily occurs from the end surface can be prevented.
- the through holes 124 are preferably arranged close to the end of the circuit board 121.
- the board terminals are disposed at the end of the circuit board 121 for connection with the female connector. Therefore, the through holes 124 are provided in the formation range of the substrate terminals.
- the substrate terminals are arranged in two rows of the outer peripheral terminal 122 and the inner peripheral terminal 123. In this case, in order to bring the through hole 124 close to the end of the circuit board 121, the through hole 124 is provided in the formation range of the outer peripheral terminal 122.
- the present invention has the following configuration.
- the on-vehicle electronic module comprises a mounting board having an electronic component mounted on a circuit board, and a case member for housing the mounting board to protect it from the surrounding environment, and a part of the circuit board is provided in the case member
- the connection structure projects from the opening to the outside of the case member and inserts the board terminal into the external female connector to obtain electrical continuity, and part of the case member mounts the female connector and the board terminal exists.
- a connector housing is formed to shield a space from the surrounding environment, and an insulating resin member for fixing a circuit board to a case is integrally formed on the circuit board by molding, bonding, or bonding.
- the connector housing member is large in size for mounting a female connector on the customer side, and the height of the electronic module has been increased for mounting the connector housing member on the circuit board, but the member is omitted.
- the electrical module height can be reduced to the same thickness as the connector housing.
- the plane size can eliminate the connector member mounting area and the connector pin connection area, and although the connection area of the substrate terminal is necessary, it can be smaller than the former two areas in total. It is possible to Furthermore, since the heating process of the mounting substrate after mounting the electronic component is eliminated, there is no concern such as deterioration or damage due to compound growth or thermal stress of the solder joint of the electronic component or damage due to heat of peripheral members such as a capacitor. And improvement in reliability can be expected.
- the insulating resin member for fixing the circuit board to the case member is formed between the terminal formation area of the circuit board and the mounting area for mounting the component.
- an insulating resin member for fixing the circuit board to the case member between the terminal formation region and the mounting region it becomes possible to support the external force applied to the substrate terminal when mounting the connector with the insulating resin member. Since the external force is not applied to the mounting area of the substrate and the substrate is not deformed, the reliability of the electronic module can be improved.
- the airtight resin sealing in the case is achieved by airtightly fixing the insulating resin member formed on the entire periphery of the circuit board and the case member with an adhesive. Can improve environmental resistance.
- the insulating resin member is connected through the through hole of the circuit board.
- the insulating resin member formed in the through hole even if the adhesion between the insulating resin member and the circuit board is insufficient.
- the insulating resin members on the front and back of the substrate clamp the substrate due to the contraction force of the substrate, and there is no concern that the insulating resin member and the circuit substrate may be peeled off.
- the case member includes a resin member having a wall surface (forward) in which an opening for projecting a substrate terminal is formed and a resin member having a wall surface (rear) opposite to the wall surface. And has a structure in which both resin members are integrated in an airtight structure.
- the mounting substrate is inserted from the rear of the case and fixed to the front wall surface, and then the rear wall surface is attached to seal the inside of the case airtightly. And the assembly of the electronic module becomes easy.
- the on-vehicle electronic module according to the present invention has a structure in which the insulating resin member is fixed to the wall surface having the opening on the side of forming the connector housing of the case member.
- the on-vehicle electronic module according to the present invention has a structure in which the mounting substrate in the case is fixed and held by the insulating resin member formed on the circuit board and the guides formed on both side walls of the case.
- the electronic module is vibrated by fixing and holding the mounting substrate in the case with the insulating resin member and a guide provided on both sides of the substrate and having a length of 1/2 or more of the substrate length in the case.
- a shock or impact it is possible to minimize the movement of the substrate in the case, and prevent the occurrence of high impact force due to bending of the substrate or collision of the substrate and the case, and the electron for the physical load.
- Module reliability can be increased.
- a through hole for connecting the inner layer wiring and the surface layer wiring is formed in the terminal region near the substrate end face, and Cu plating on the side wall of the through hole Have a formed structure.
- a slit is formed from the end face of the circuit board between the substrate terminals of the terminal formation region of the circuit board, and the rivet-like insulating resin having a head wider than the slit width is provided on the front and back of the substrate.
- the present invention is not limited to the above-described embodiments, but includes various modifications.
- the embodiments described above are described in detail in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and are not necessarily limited to those having all the configurations.
- part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment.
- SYMBOLS 1 Circuit board, 2 ... mounting area, 3 ... terminal formation area, 4 ... outer periphery terminal, 5 ... inner periphery terminal, 8, 9, 10, 11 ... electronic component, 12 ... insulation resin member, 13 ...
- resin case member, 13a Male connector housing, 14: Front partition, 14a: Opening, 15: Al die-cast case member, 16: Lid, 17: Rear guide, 18: Thermal conductive paste, 19: Adhesive, 20: Adhesive Agent 21 Space in the case 22 Connector housing space 23 Adhesive 31 Terminal formation area 32 Mounting area 33 Circuit board 34 Inner peripheral terminal 35 Outer peripheral terminal 36 Through hole , 37: electronic parts, 38: insulating resin member, 39: through hole, 40: resin case member, 41: partition wall, 42: side guide, 43: lid, 46: space in case, 47: connector housing space, 4 ... Substrate holding auxiliary guide, 50 ... Groove ... 51 ... Insulating substrate, 52 ... Inner layer wiring, 53 ...
- 125 signal wiring
- 126 power supply wiring
- 128 inner layer wiring
- 131 Cu plating film
- 132 insulating layer
- 133 circuit board
- 134 side surface protection member
- 135 resin having a rivet-shaped cross section
- 136 end surface protecting members
- 137 lands
- 138 terminal formation regions
- 138a slits
- 139 mounting Frequency
- 140 insulating resin member, 150 ... male connector, 200 ... female connector, 201 ... female connector case, 202 ... wire harness, 203, 204 ... connector pins 205 ... projection.
Landscapes
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Abstract
本発明は,従来と同等の外部接続機能と耐環境信頼性を有しつつ,オス型コネクタハウジング部品をなくして小型化と部品点数や組立工数削減による低コスト化を同時に達成可能な車載用電子モジュールを提供することを目的とする。本発明の車載用電子モジュールは,電子部品(8,9,10,11)が実装された実装領域(2)と基板端子(4,5)が形成された端子形成領域(3)とを有する回路基板(1)と,回路基板(1)の実装領域(2)を収容するケースとを備える。ケースは,実装領域(2)を収容するケース内空間(21)を形成する壁面と,メス型コネクタ(200)が装着されるオス型コネクタハウジング(13a)とが一体成型されたケース部材(13)とを備える。回路基板(1)は,ケース部材(13)を貫通して,端子形成領域(3)をオス型コネクタハウジング(13a)のハウジング空間(22)側に露出させた構造を有する。
Description
本発明は、電子部品を搭載した回路基板と、その回路基板を収納して周囲環境から保護するケースと、回路基板と外部の電気回路を接続するコネクタ機構とを有する車載用電子モジュールに関する。
本技術分野の背景技術として、特開2009-295362号公報(特許文献1)及び特開2002-203614号公報(特許文献2)がある。特許文献1には、電子部品が実装された回路基板と、回路基板と外部とを電気的に接続するためのコネクタと、回路基板が搭載されるとともに、コネクタが接着材を介して接合される金属ベースと、回路基板及び金属ベースを覆う密封用のカバーと、が一体的に組み付けられてなる箱形電子モジュールであって、コネクタは、所要本数の金属端子と、樹脂製のハウジングとからなり、ハウジングは、外部ハーネスのプラグが差し込まれる、回路基板と略平行なソケット部、及び金属端子を保持する端子保持壁部を有する構造が記載されている(請求項1参照)。特許文献2には、ECUの実装基板上に形成された回路配線と他の回路配線との電気的接続を行うコネクタの一部を構成するコネクタハウジングを、FPCハーネスの一方の端末部に取り付け、他方の端末部を実装基板3の回路配線上に導電性接着剤を介して接続した構造が記載されている。この構造によれば、ECUにコネクタハウジングをFPCハーネスを介して接続するため、ECUの実装基板上のコネクタハウジング実装部分の面積を小さくすることができる。また、コネクタハウジングをECUの筐体の外に取り付けたことにより、実装基板の高さを低くすることができ、筐体高さを含めたECU全体の高さを低くすることができるため、ECUの小型化を実現することが可能である。
実装基板をケース内に封入した電子モジュールは、着脱可能な構造で外部の回路配線と接続するために、オス型コネクタハウジング部品を装着した構造となっており、実装基板とオス型コネクタピンを電気的に接続する工程が必須である。電子モジュールの寸法を決定している大きな要因は、回路基板に搭載・接続しているコネクタハウジングであり、部品点数及び組立工数の付加によるコストアップの要因にもなっている。コネクタハウジングを電子モジュールと分離しFPCハーネスで接続した構造の場合は、電子モジュール自体の高さや寸法は小さくできるものの、回路基板にFPCを接続する領域が必要で、コネクタハウジングを含めた電子モジュールの平面サイズは小さくなっていない。また、組立工数や部品点数はむしろ増えており、低コスト化も困難である。
本発明の目的は、従来と同等の外部接続機能と耐環境信頼性を有しつつ、オス型コネクタハウジング部品を無くして小型化と低コスト化を同時に達成可能な電子モジュールを提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明の車載用電子モジュールは、電子部品が実装された実装領域と基板端子が形成された端子形成領域とを有する回路基板と、前記回路基板の前記実装領域を収容するケースと、を備え、前記ケースは、前記実装領域を収容するケース内空間を形成する壁面と、メス型コネクタが装着されるオス型コネクタハウジングとが一体成型されたケース部材を備え、前記回路基板は、前記ケース部材を貫通して、前記端子形成領域を前記オス型コネクタハウジングのハウジング空間側に露出させた構造を有する。
本発明によれば、従来と同等の外部接続機能と耐環境信頼性を有しつつ、オス型コネクタハウジング部品を無くして小型化と低コスト化を同時に達成可能な電子モジュールを提供することができる。
以下、実施例を図面を用いて説明する。
本実施例では、図1,2を用いて、自動車のエンジンルーム内に設置し、エンジンの駆動を適正に制御する電子モジュールの例を説明する。
図1Aは、ケースの一部を成すベース部分にAlダイキャスト(アルミダイキャスト)で製作した部材を用いた車載用電子モジュールの構成を、ケースを透視して示す上面図である。図1Bは、図1AのA-A'断面を示す図である。図1Cは、図1AのB-B'断面を示す図である。
図において、回路基板1は、端子形成領域3と、電子部品8,9,10,11を搭載する実装領域2とに分かれる。端子形成領域3と実装領域2との間には絶縁樹脂部材12が回路基板1の周囲を包むように形成されている。絶縁樹脂部材12の回路基板1上への形成は、2つに分割した絶縁樹脂部材を回路基板1を挟んで押し付けて接着剤で固着する方法、絶縁樹脂部材12の領域にキャビティが形成された金型に回路基板1をセットし、エポキシ樹脂やフェノール樹脂などの熱硬化性樹脂をトランスファーモールドで形成する方法、ポリブチレンテレフタレートやナイロンやポリフェニレンサルファイドなどの熱可塑性樹脂を射出成形する方法のいずれかで行うことができる。絶縁樹脂部材12の形成時期は、電子部品8~11を回路基板1に搭載する前である。
回路基板1への電子部品8~11の搭載は、粘着性のある鉛フリーのはんだペーストを所定の配線上に印刷・塗布し、電子部品8~11をマウントし、窒素雰囲気のコンベア炉によってリフローはんだ付けして行っている。はんだ付け後は、フラックス成分を洗浄・除去している。
樹脂ケース部材13は、熱可塑性樹脂の射出成型で製造している。射出成型の金型は、ケース外周とコネクタハウジング空間22を形成する金型部材、ケース内空間21を形成する金型部材、Alダイキャスト製のケース部材(以下、Alダイキャスト部材という)15を嵌め込む腹部の開口部を形成する金型部材の3部材から構成されている。組立は、Alダイキャスト部材15に樹脂ケース部材13を接着剤20によって一体化し、後部の壁が無い袋形状を形成する。次に電子部品8~11を実装した回路基板1をケース内に後方から挿入し、前方隔壁14の開口部14aから端子形成領域3をケースの外側(コネクタハウジング空間22)に突き出す。このとき、前方隔壁14に絶縁樹脂部材12を押し当て、端子形成領域3に形成された基板端子(外周端子4と内周端子5)がコネクタハウジング空間22の所定の位置に来るように位置決めして、前方隔壁14と絶縁樹脂部材12とを接着剤23で固着する。前方隔壁14は樹脂ケース部材13のケース内空間21とコネクタハウジング空間22とを仕切る隔壁として、樹脂ケース部材13と一体に成型されている。
次に、発熱の多い電子部品11とAlダイキャスト部材15との間に、粘性の高い熱伝導ペースト18をディスペンサーで供給し、低温の加熱処理を加えてゲル化処理する。最後に後部ガイド17を有する樹脂製の蓋16を後方から押し込み、接着剤19で蓋16を樹脂ケース部材13に固着している。後部ガイド17は回路基板1の後端を保持して支える構造を有する。また、接着剤19は蓋16と樹脂ケース13との隙間を埋め、樹脂ケース部材13で形成されたケースの内部を封止する役割を果たす。回路基板1の端子パターンは、基板端面側に内層配線とスルーホール6で結線された外周端子4と、表層配線7と結線された内周端子5の2列配置となっている。外周端子4と内周端子5とが形成された端子形成領域3とケース部材13の一部で形成されたコネクタハウジング空間22とでオス型コネクタ150を構成している。図1では内層配線を図示していないが、例えば図5の内層配線52と同様に内層配線が設けられている。
図2は、図1の電子モジュールのオス型コネクタ150に、顧客側のメス型コネクタ200を装着した状態の断面を示す。メス型コネクタ200は、回路基板1の外周端子4に接触して導通を得るコネクタピン203と、内周端子5に接触して導通を得るコネクタピン204とを有し、後段でワイヤハーネス202にかしめやはんだ接合で接続されている。オス型コネクタハウジング13a内にメス型コネクタケース201が挿入されて装着される構造で、メス型コネクタ200に形成された気密確保用の突起205によってコネクタハウジング13aと隙間無く密着した状態で装着されている。メス型コネクタ200を挿入するときには、コネクタピン203,204によって基板端子(外周端子4と内周端子5)を介して端子形成領域3に、図2の紙面上で、右方向の摩擦力が加えられるが、隔壁14に固着された絶縁樹脂部材12が基板端子に加えられた力を支えるため、回路基板1の実装領域2には影響が及ばない。
上述したように、本実施例では、電子部品が実装された回路基板1を収容するケースは、実装領域2を収容するケース内空間を形成する壁面と、メス型コネクタ200が装着されるオス型コネクタハウジング13aとが、一体成型されたケース部材(樹脂ケース)13を備える。さらに、回路基板1は、ケース部材13を貫通して、端子形成領域3をオス型コネクタハウジング13aのハウジング空間22側に露出させた構造を有する。
回路基板1は、実装領域2と端子形成領域3との間に、回路基板1をケース部材13に固定する絶縁樹脂部材を一体的に備え、ケース部材13は、実装領域2を収容するケース内空間21を形成する壁面、及びメス型コネクタ200が装着されるオス型コネクタハウジング13aと一体成型され、ケース内空間21とオス型コネクタハウジング13aのハウジング空間22とを仕切る隔壁14を備える。
また、ケース部材13は、隔壁14と相対する面が開放された樹脂部材で構成され、ケースは、ケース部材13と、隔壁14と相対するケース部材13の開放面に組み付けられた樹脂製の蓋部材16とを備えて構成される。
本実施例によれば、ケースの一部(本実施例では樹脂ケース部材13の一部)と回路基板1の端子とで構成したオス型コネクタハウジング13aに顧客のメス型コネクタ200を接続できる。このため、従来のオス型コネクタハウジング部品を無くすることができる。また、部品点数の削減や、回路基板とコネクタピンとのはんだ接合工程の省略により、製造コストの低減が可能となる。また、基板上に配置する最大の部品であるコネクタハウジングを無くしたため回路基板上のコネクタピン接続エリアも不用となり、基板サイズの縮小やモジュール高さの低減が可能となる。また、ケースは後ろ(コネクタハウジング13aと反対側の端部)の開口部を樹脂製の蓋16と接着剤19で気密に封止し、基板端子4,5を突き出す開口部14aも回路基板1に形成した絶縁樹脂部材12と接着剤23とで気密に封止した構造となっているため、ケース内の空間が外部と完全に遮断されている。これにより、電子部品8~11を実装した回路基板1が水分や腐食性ガスやチリなどの周囲環境の影響を受けることがない。特に、絶縁樹脂部材12が開口部14aの周囲で隔壁14との接触面積を広く確保しているので、接着剤23による封止性能を高めることができる。また、基板端子4,5が突き出されたコネクタ空間22も、顧客のメス型コネクタ200がケースの一部で形成されたコネクタハウジング13aに密着して嵌め込まれた構造となっているため、外部と完全に遮断された状態となっている。このため、基板端子4,5とコネクタピン203,204との接触部が周囲環境の影響を受けることがなく、高い長期信頼性が得られるのである。また、発熱量の多い制御系の電子部品11を回路基板1のAlダイキャスト部材15側の基板面に配置し、電子部品11との空間を高熱伝導の柔らかいゲル状絶縁樹脂で充填している。このため、電子部品11の放熱性が向上して温度上昇が抑えられ、電子部品のはんだ付け部の熱疲労を抑制して長期信頼性の高い電子モジュールを提供できる。
なお本実施例では、Alダイキャスト部材15と樹脂ケース部材13とを接着剤20で固着し一体化したが、熱可塑性樹脂を加熱してAlダイキャスト部材15に溶着する方法、またはAlダイキャスト部材15側に嵌合構造を形成しておいて溶着することにより得られるアンカー効果を併用する方法を用いて一体化してもよい。
絶縁樹脂部材12の形成においては、後述する実施例2と同様に、回路基板1にスルーホール39(図3A,図3B参照)を設け、このスルーホール39に絶縁樹脂部材12を構成する樹脂を充填してもよい。
また、回路基板1の幅は、後述する実施例2と同様に、端子形成領域3の幅に比べて実装領域2の幅の方を広くしてもよい。また、絶縁樹脂部材12の横幅よりも実装領域2の基板の幅の方を大きくしてもよい。このとき、樹脂ケース部材13の左右側壁に側面ガイド42(図3C参照)を設け、絶縁樹脂部材12より左右にはみ出た回路基板1の側部を保持・固定するようにしてもよい。
また、後述する実施例2の図4A,4B,4Cの構成のうち、基板保持補助ガイド49と樹脂ケース40の側壁に設けた溝50とに係る構成を、本実施例に適用してもよい。後述する実施例2の図4A,4B,4Cの構成では、回路基板133及び絶縁樹脂部材38の幅関係が本実施例と同様である。従って、図4A,4B,4Cと同様に、樹脂ケース部材13に溝50を設け、回路基板1を基板保持補助ガイド49で樹脂ケース部材13に保持することができる。
本実施例では、図3A,3B,4A,4B,4Cを用いて、金属部材を無くして小型・軽量化・低コスト化を図ったエンジン制御用の電子モジュールの例を説明する。
図3Aは、樹脂のみでケースを構成した車載用電子モジュールの構成を、ケースを透視して示す上面図である。図3Bは、図3AのA-A'断面を示す図である。図3Cは、図3AのB-B'断面を示す図である。
図において、回路基板33は、端子形成領域31と電子部品37を搭載する実装領域32とから構成される。端子形成領域31と実装領域32との境界には絶縁樹脂部材38が基板のスルーホール39を充填して形成されている。回路基板33の幅は、端子形成領域31の幅W31に比べて実装領域32の幅W32の方が広くなっている。絶縁樹脂部材38は端子形成領域31の基板全周を覆って形成され、その絶縁樹脂部材38の横幅W38よりも実装領域32の基板の幅W32を大きくしている。樹脂ケース部材40のケース内空間46内の左右側壁40a,40bには、絶縁樹脂部材38より左右にはみ出た回路基板33の側部を保持・固定する役割の側面ガイド42が形成されている。側面ガイド42は、隔壁41から、後方の蓋43が嵌め込まれる部分の直前まで形成されている。樹脂ケース部材40は射出成型で製造するため、コネクタハウジング空間47の開口部から奥の隔壁41に向かって凹んだ箇所が無い形状とし、またケース内空間46の開口部から奥の隔壁41に向かって凹んだ箇所が無い形状としている。これにより、射出成形後に金型を抜き抜くことを可能としている。ケース40内を封止する蓋43、及び端子形成領域31の端子パターンは図1と同様であり、回路基板への電子部品の搭載方法も図1と同様で、ここでは説明を省略する。34は内周端子、35は外周端子、36は内層配線と外周端子を電気的に接続するCu(銅)めっきされたスルーホールである。
本実施例によれば、図1の場合と同様に、従来のオス型コネクタハウジング部品を無くして顧客のメス型コネクタと電気的接続が可能となる。このため、部品点数の削減や、回路基板とコネクタピンのはんだ接合工程の省略により、製造コストの低減やモジュール高さの低減が可能となる。また、回路基板33の4辺を保持する構造となっているため、基板の熱や応力による変形を抑制することができ、振動や衝撃に強い高信頼な電子モジュールを提供できる。Alダイキャスト部材15を用いた電子モジュールに比べて発熱量の多い電子部品の放熱性は低下するが、Alダイキャスト部材15の省略によって、より小型化が可能で軽量化が図れる利点がある。放熱性に関しては、射出成型時に金属部材をケース樹脂に埋設する方法や基板配線を利用してコネクタ部から放熱する方法、ケース内の実装基板表面やケース内壁に熱輻射率の高い材料を塗布するなどの方法で、熱対策が可能である。
図4A,4B,4Cを用いて、図2と同様に樹脂のみでケース部材を構成し、回路基板の側面の保持構造を変えた例を説明する。図4Aは、車載用電子モジュールの構成を、ケースを透視して示す上面図である。図4Bは、図4AのA-A'断面を示す図である。図4Cは、図4AのB-B'断面を示す図である。ここでは、図2と異なる部分についてのみ詳細に説明する。
図において、回路基板133は端子形成領域31の基板幅W31と実装領域32の基板幅W32とを同じにしている。実装領域32の基板側面には基板保持補助ガイド49を、基板133を挟むように取り付け、樹脂ケース部材40の左右側壁40a,40bに設けた溝50に嵌め込んでいる。
本実施例によれば、基板133の幅が絶縁樹脂部材38の幅より小さくても、回路基板133を樹脂ケース40の後方開口部から挿入して組み立てる方法としても、基板保持補助ガイド49を介して基板133を樹脂ケースの側壁に固定することができるため、高価な基板サイズの縮小が可能となり、電子モジュールの低コスト化が図れるのである。基板保持補助ガイド49は、実装基板が完成してから取りつけて、樹脂ケース部材40に挿入する手順とすれば、組立上の問題は生じない。
図5,6,7,8A,8Bを用いて、樹脂ケースの隔壁から回路基板端子をコネクタハウジング空間に突き出した状態で、回路基板端子を隔壁に固定する絶縁樹脂部材の構造の例を説明する。図5,6,7は、基板に形成した絶縁樹脂部材とケースとを連結する構造の一例を示す図である。図8Aは、回路基板に形成する絶縁樹脂部材を回路基板の幅方向に分割した車載用電子モジュールの構成を、ケースを透視して示す上面図である。図8Bは、図8AのA-A'断面を示す図である。尚、本実施例で説明する絶縁樹脂部材の構造は、実施例1及び2に適用することができる。
図5は、絶縁樹脂部材57がテーパ形状を有する構造の例である。図において、回路基板54は端子形成領域56と電子部品を搭載する実装領域55に分かれ、絶縁基板51と内層配線52、表層配線53から構成されている。回路基板54の端子形成領域56と実装領域55との間には、断面がテーパ形状であり基板を一周する状態で絶縁樹脂部材57が形成されている。絶縁樹脂部材57が形成された領域で配線52,53が無い個所には複数のスルーホール58が形成されて絶縁樹脂部材57の絶縁樹脂が充填され、基板表裏の絶縁樹脂部材57を連結した構造としている。樹脂ケース部材59は、コネクタハウジング空間とケース内空間とを隔離する隔壁60で仕切られており、隔壁60には絶縁樹脂部材57のテーパ形状に合わせて同一角度を持つ開口部60aが形成されている。絶縁樹脂部材57と隔壁60の開口部60aとは、シール用接着剤61で強固に固着されている。
本実施例によれば、回路基板54を隔壁60に押し付けるだけで絶縁樹脂部材57のテーパ形状の効果によって回路基板54の位置決めができ、基板端子位置の高精度な組立が可能となる。また、スルーホール58部に形成された絶縁樹脂部材57の収縮力によって基板54と絶縁樹脂部材57との密着が長期に渡って保たれ、基板54と絶縁樹脂部材57との界面の高い気密性を長期に渡って維持することができる。また、絶縁樹脂部材57と開口部60aとの界面は、シール接着剤によって優れた気密性を長期に渡って保つ。これらの構成による気密性の確保によって、ケース内に外気が浸入するのを長期に渡って防ぐことができ、耐環境性に優れた電子モジュールを提供できる。
図6は、絶縁樹脂部材62がフランジ形状を有する構造の例である。図において、絶縁樹脂部材62は、実装領域55側で隔壁60の開口サイズW60より大きく、端子形成領域56側で開口サイズW60と同等以下のサイズを有している。接着剤63は、厚肉の絶縁樹脂部材62と隔壁60との界面を気密にシールして固着するように形成されている。組立工程において、絶縁樹脂部材62の薄肉部62aと隔壁60の開口部60aとの間には、挿入作業を容易にするため一定のクリアランスが設けられており、正確な位置決めが難しい。このため、組立時にコネクタハウジング側に顧客のメス型コネクタと同様の基板端子挿入口を有する冶具を用い、回路基板54の位置決めをして接着剤63の硬化処理を行い、組み立てている。
図7は、接着剤を用いないで絶縁樹脂部材64を隔壁60に固定する構造の例である。図において、テーパ形状を有する絶縁樹脂部材64の先端部には、基板54側に逃げ空間66が形成され、外側にかぎ爪65が形成されている。隔壁60の開口部60aには、絶縁樹脂部材64のテーパ形状と同一形状を有するテーパ形状が設けられている。開口部60aのコネクタハウジング側の開口サイズは、絶縁樹脂部材64のかぎ爪サイズより小さい関係になっている。絶縁樹脂部材64を隔壁60の開口部60aに押し込んだとき、かぎ爪65が隔壁60を通過する時点で基板側の逃げ空間66に曲げられて変形し、通過後は曲げが開放されて元に戻り、かぎ爪65がストッパーとなってロックされた状態になる。
本実施例によれば、接着剤を使わなくても絶縁樹脂部材64を隔壁60に固定することが可能となり、接着剤の硬化処理が不要となる。このため、組立時間を短縮することが可能となり、製造コストを低減できるという効果がある。開口部60aと絶縁樹脂部材64との界面の気密性は高くないものの、コネクタ空間も外部と遮断されており、耐環境性が問題になることは無い。
図8A,8Bは、絶縁樹脂部材81を回路基板71上に断続的に形成した構造の例である。図において、回路基板71の端子形成領域72と電子部品実装領域77との間には、表層配線75,76の高さと同等かそれ以上の厚さを有する絶縁樹脂を印刷塗布・硬化処理して、表面を平坦化した領域78を形成している。断続的な絶縁樹脂部材81は、平坦化した絶縁樹脂層78の上に形成されている。個々の絶縁樹脂部材81は、少なくとも1個以上の基板のスルーホール79に充填された絶縁樹脂で基板表裏の絶縁樹脂部材81が結合されている。隔壁83の開口部83aは、基板71の端子形成領域72が通れるサイズに形成されており、隔壁83への絶縁樹脂部材81の固定は接着剤で行っている。基板71の端子形成領域72には、顧客のメス型コネクタに対応して位置決めが容易なようにスリット80が形成されている。73は外周端子、74は内周端子、84は内層配線、82は樹脂ケース部材である。
図5,6,7,8A,8Bの実施例によれば、コネクタ挿入時の応力負荷を回路基板71の電子部品実装領域77側に伝えない構造を実現でき、基板71の変形を防いで半田接合部の信頼性を向上することができる。さらに、図8A,8Bの実施例によれば、絶縁樹脂部材81を形成する領域をはんだレジストなどの絶縁樹脂層で平坦化しているため、熱硬化性樹脂をトランスファーモールドすることにより絶縁樹脂部材81を形成する場合に、有効である。本実施例では、金型を回路基板に押し付けたときに界面にできる隙間を数μm以下に狭くすることができ、モールド樹脂の流れ出しを防ぐことができる。これにより、バリなどの無い絶縁樹脂部材81の形成が可能となる。また、個片化された絶縁樹脂部材81が絶縁樹脂層78との界面強度や絶縁樹脂層78と回路基板71との界面強度が小さかった場合でも、スルーホール79に形成された絶縁樹脂によって基板表裏の絶縁樹脂部材81が一体化されているので、絶縁樹脂部材81が回路基板71から剥離してしまうことが無く、初期歩留まりや長期信頼性の高い電子モジュールを提供することができる。
本実施例に係る絶縁樹脂層78を他の実施例において実施してもよいことは言うまでもない。他の実施例において、絶縁樹脂部材12,38,57,62,64,133等を、熱硬化性樹脂をトランスファーモールドすることにより形成する場合には、絶縁樹脂層78を形成することにより、モールド樹脂の流れ出しを防ぐことができる。
本実施例では、図9A,9Bを用いて、接続端子数が多い場合でも小型化できるエンジン制御用の電子モジュールの例を説明する。
図9Aは、樹脂ケースの2辺にハーネスに繋ぐメス型コネクタを接続可能な電子モジュールの構成を、ケースを透視して示す上面図である。図9Bは、図9AのA-A'断面を示す図である。図において、回路基板91は、端子形成領域111,112と電子部品110を搭載する実装領域100から成る。端子形成領域111,112と実装領域100との間には絶縁樹脂部材101,102が熱硬化性樹脂のトランスファーモールドで形成されている。図には記載していないが、モールド周囲の回路基板面は、表層配線による凹凸によってモールド樹脂が漏れるのを防ぐため、実施例3と同様に、レジストなどの絶縁性樹脂で平坦化処理している。
回路基板91の幅は、端子形成領域111,112より実装領域100を広くしており、絶縁樹脂部材101,102の幅よりも実装領域100の幅が広くなるようにしている。絶縁樹脂部材101,102の形状は、外側に向かって薄肉となるテーパ形状にしている。端子形成領域111,112の端子パターンは、外周端子92,97と千鳥に配置した内周端子93,98とで構成され、外周端子92,97はCuめっきされたスルーホール94,99で内層配線113と接続されている。
樹脂ケース部材103には、コネクタハウジング空間106とケース内空間105が形成され、両者の間には基板端子92,93,97,98が形成された端子形成領域111,112を突き出す開口部114aを有する隔壁114が形成されている。開口部114aの形状は、絶縁樹脂部材101が密着して納まるように絶縁樹脂部材101と同じテーパ形状としている。樹脂ケース部材103の後方の開口部を封じる蓋部材104は、オス型コネクタを構成するコネクタハウジング空間107を有している。蓋部材104の蓋となる壁部分には、絶縁樹脂部材102が密着して納まる形状の開口部104aが形成されている。また樹脂ケース部材103の開口部に押し込んで気密性を得る挿入部109が形成されている。挿入部109には、挿入性と気密性を上げるため、複数のリング状突起109aが形成されている。
組立は、電子部品が実装された絶縁樹脂部材101,102付きの回路基板91を、樹脂ケース部材103後方の開口部から挿入する。なお図では省略したが、樹脂ケース部材103の側壁には、絶縁樹脂部材101,102よりはみ出した基板91の側面部が入る溝形状の側面ガイドが形成されている。基板91を側面ガイドに嵌め込んで絶縁樹脂部材101が隔壁114の開口部114aに突き当たるまで押し込んでいる。次に、蓋部材104を、開口部104aから基板端子97,98が形成された端子形成領域112が突き出るようにして樹脂ケース部材103の開口部に押し当て、さらに強く押し込んで絶縁樹脂部材102が隔壁114の開口部114aと蓋部材104の開口部104aに密着して止まるまで押し込む。その状態で、樹脂ケース部材103の後方端部と蓋部材104の外周段差部にできる隙間に液状接着剤を流し込んで、硬化処理する。
本実施例によれば、電子モジュールの接続端子数が100~数百と多い場合でも、一辺の接続端子を2列配置として相対する2辺に接続端子を設けたことにより、基板の幅を広げなくても必要な端子数を形成することが可能となり、電子モジュールの平面サイズを小さくすることが可能となる。また、電子モジュールの組立も、基板の挿入と蓋部材の押し込み作業、外側のケースと蓋部材の間にできた隙間を接着剤で埋める作業のみでよく、組立性にも優れた電子モジュールを提供できる。
本実施例では、図10A,10B,10Cを用いて、回路基板の端子構造の他の例を詳細に説明する。
図10Aは、端子配列が2列の4層基板で、基板端面を補強した構造について、特に端子形成領域を示す上面図である。図10Bは、図10AのA-A'断面を示す図である。
図10Cは、図10AのB-B'断面を示す図である。尚、本実施例で説明する端子構造は、上述した他の実施例に適用することができる。
図10Cは、図10AのB-B'断面を示す図である。尚、本実施例で説明する端子構造は、上述した他の実施例に適用することができる。
図において、回路基板121の実装領域139には、信号用配線125と電源用配線126とがパターン形成されている。また、端子形成領域138には外周端子122と内周端子123とが形成されている。外周端子122は内層配線128とスルーホール124に形成されたCuめっき膜131によって電気的に接続されている。電気的に接続されるのは、4層の配線層の内、片側の2層間で行われている。電気的に接続しない配線層では、スルーホール124のCuめっき膜131を支えるランド137を、周囲の配線領域と絶縁層132によって電気的に遮断した構造が採られている。尚、外周端子122と内周端子123とは、回路基板121の表面に形成されており、内層配線128に対して表層配線を構成する。
回路基板121の実装領域139と端子形成領域138との間には、回路基板121をケース部材の隔壁に固定するための絶縁樹脂部材140が基板121を取り巻くように形成されている。その絶縁樹脂部材140で覆われた基板領域内の複数個所に配線領域を避けてスルーホール129が形成され、基板表裏の絶縁樹脂部材140が同一の樹脂で連結された構造となっている。
端子形成領域138の基板側面部には、基板121を挟むように側面保護樹脂部材134が形成され、基板端面から絶縁樹脂部材140の領域まで形成されたスリット部138aには断面がリベット形状の樹脂部材135が形成されている。また基板端面には、4層の配線を隠すように端面保護部材136が形成されている。側面保護部材134やリベット形状樹脂部材135、端面保護部材136は絶縁樹脂部材140を熱硬化性樹脂をトランスファーモールドで形成する時に、金型の工夫によって同時に形成することができる。端面保護部材136や側面保護部材134は、実装基板完成後に嵌め込みや接着の工法で後から取り付けることも可能である。なお、図では記載しなかったが、トランスファーモールドで樹脂部材を形成する領域は、金型と回路基板間に隙間が生じないように、樹脂塗布・硬化処理によって平坦化処理している。
本実施例によれば、側面や端面の保護部材、リベット形状の樹脂部材、配線層やランド間に形成されたCuめっき膜の働きによって、端面から生じ易い層間剥離を防止することができる。このことによって、顧客のメス型コネクタの繰り返し挿抜による不具合の発生を防止でき、長期使用時に層間に侵入した水分によって絶縁不良やリーク不良が発生することを防止でき、信頼性の高い電子モジュールを提供できる。
層間剥離を防止するためには、スルーホール124は回路基板121の端部に近付けて配置することが好ましい。基板端子はメス型コネクタとの接続のため、回路基板121の端部に配置される。このため、基板端子の形成範囲内にスルーホール124を設けている。本実施例では、基板端子を外周端子122と内周端子123との2列に配置している。この場合、スルーホール124を回路基板121の端部に近づけるため、外周端子122の形成範囲内にスルーホール124を設けている。
上述の各実施例で説明したように、本発明は以下の構成を備える。
本発明に係る車載用電子モジュールは、回路基板に電子部品を搭載した実装基板と、実装基板を収納して周囲環境から保護するケース部材とで構成し、回路基板の一部をケース部材に設けた開口部からケース部材の外側に突き出し、基板端子を外部のメス型コネクタに挿入して電気的導通を得る接続構造とし、ケース部材の一部がメス型コネクタを装着しかつ基板端子が存在する空間を周囲環境から遮断するコネクタハウジングを形成する構造とし、ケースに回路基板を固定するための絶縁樹脂部材を回路基板に一体的に成型または接合・接着により形成した構造としたものである。
すなわち、従来の接続用金属ピンとポリブチレンテレフタレート(PBT)やナイロンやポリフェニレンサルファイド(PPS)などから成る熱可塑性樹脂で作られたコネクタハウジング部品を用いることなく、ケースの一部と回路基板の端子を用いて接続できるため、部品点数の削減や回路基板とコネクタピンのはんだ接合工程の省略による製造コストの低減が可能となる。また、コネクタハウジング部材は顧客側のメス型コネクタを装着するためサイズが大きく、回路基板にそのコネクタハウジング部材を搭載するため電子モジュールの高さが高くなっていたが、その部材を省略したことにより電モジュール高さをコネクタハウジングと同じ厚さにまで薄くすることができる。また、平面サイズもコネクタ部材搭載エリア及びコネクタピン接続エリアを無くすことができ、基板端子の接続エリアは必要なものの、前者の2つのエリア合計と比べると小さくて済み、電子モジュールの薄型化と小型化が可能となるのである。さらには、電子部品搭載後の実装基板の加熱プロセスが無くなるため、電子部品のはんだ接合部の化合物成長や熱応力による劣化や損傷、コンデンサー等の周辺部材の熱による損傷などの懸念が無くなり、歩留まりや信頼性の向上が期待できる。
また、上記の車載用電子モジュールにおいて、回路基板をケース部材に固定するための絶縁樹脂部材を、回路基板の端子形成領域と部品を搭載する実装領域との間に形成したものである。
この端子形成領域と実装領域の間に、回路基板をケース部材に固定するための絶縁樹脂部材を形成したことにより、コネクタ装着時に基板端子に加わる外力を絶縁樹脂部材で支える構造が可能となり、基板の実装領域に外力が及んで基板が変形することが無くなるため、電子モジュールの信頼性の向上が図れる。また、ケース部材の開口部から基板端子を外部に突き出した構造でも、回路基板の全周に形成した絶縁樹脂部材とケース部材とを接着剤等で気密に固着することによりケース内の気密封止が可能となり、耐環境性を向上できるのである。
また、本発明に係る車載用電子モジュールは、絶縁樹脂部材が回路基板の貫通孔を通じて連結した構造を有する。
回路基板に貫通孔を形成して基板表裏の絶縁樹脂部材を一体化したことにより、絶縁樹脂部材と回路基板の接着力が不十分な場合であっても、貫通孔に形成された絶縁樹脂部材の収縮力によって基板表裏の絶縁樹脂部材が基板を締め付けた状態となり、絶縁樹脂部材と回路基板が剥離して取れてしまうという懸念が無くなる。
また、本発明に係る車載用電子モジュールは、ケース部材が、基板端子を突き出す開口部を形成した壁面(前方)を有する樹脂部材と、その壁面の反対側の壁面(後方)を有する樹脂部材とを有し、両樹脂部材が気密構造で一体化した構造を有する。
前方壁面を有するケース部材と後方壁面を別の部材構成としたことにより、実装基板をケース後方から挿入して前方壁面に固定し、その後、後方壁面を取り付けてケース内を気密に封止することができ、電子モジュールの組立が容易となる。
また、本発明に係る車載用電子モジュールは、絶縁樹脂部材がケース部材のコネクタハウジングを形成する側の開口部を有する壁面に固着された構造を有する。
絶縁樹脂部材と前方の壁面を固着した構造とすることにより、回路基板の実装領域に端子形成領域に加えられる外力が伝わるのを防ぐことが可能となる。
また、本発明に係る車載用電子モジュールは、ケース内の実装基板が、回路基板に形成された絶縁樹脂部材と、ケースの両側壁に形成されたガイドとで固定・保持された構造を有する。
ケース内の実装基板を、絶縁樹脂部材と、基板の両側に設けられケース内の基板長さの1/2以上の長さを有するガイドで固定・保持した構造とすることで、電子モジュールに振動や衝撃が加わった場合でも、ケース内の基板の動きを最小限に留めることが可能となり、基板の曲げや基板とケースの衝突による高い衝撃力の発生を防止して、物理的な負荷に対する電子モジュールの信頼性を高くすることができる。
また、本発明に係る車載用電子モジュールは、回路基板の端子形成領域において、基板端面に近い端子領域に内層配線と表層配線を接続するためのスルーホールが形成され、スルーホールの側壁にCuめっきが形成された構造を有する。
また、回路基板の端子形成領域の基板端子間に、回路基板端面からスリットが形成され、スリット内を埋め基板表裏にスリット幅より広い頭部を有するリベット状の絶縁樹脂を設けた。
端子形成領域の基板端面近傍に、基板の層間をスルーホール内のCuめっきで連結した構造や、リベット形状の絶縁樹脂で基板を挟みつける構造としたことで、多層基板の層間剥離が発生することを防止でき、コネクタの繰り返し着脱性に優れた電子モジュールを提供できる。また、層間への水分侵入による絶縁不良に強い車載用電子モジュールを提供できる。
なお、本発明は上記した各実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
1…回路基板、2…実装領域、3…端子形成領域、4…外周端子、5…内周端子、8,9,10,11…電子部品、12…絶縁樹脂部材、13…樹脂ケース部材、13a…オス型コネクタハウジング、14…前方隔壁、14a…開口部、15…Alダイキャスト製のケース部材、16…蓋、17…後部ガイド、18…熱伝導ペースト、19…接着剤、20…接着剤、21…ケース内空間、22…コネクタハウジング空間、23…接着剤、31…端子形成領域、32…実装領域、33…回路基板、34…内周端子、35…外周端子、36…スルーホール、37…電子部品、38…絶縁樹脂部材、39…スルーホール、40…樹脂ケース部材、41…隔壁、42…側面ガイド、43…蓋、46…ケース内空間、47…コネクタハウジング空間、49…基板保持補助ガイド、50…溝、51…絶縁基板、52…内層配線、53…表層配線、54…回路基板、55…実装領域、56…端子形成領域、57…絶縁樹脂部材、58…スルーホール、59…樹脂ケース部材、60…隔壁、60a…開口部、61…シール用接着剤、62…絶縁樹脂部材、63…接着剤、64…絶縁樹脂部材、65…かぎ爪、66…逃げ空間、71…回路基板、72…端子形成領域、73…外周端子、74…内周端子、75,76…表層配線、77…電子部品実装領域、78…平坦化した絶縁樹脂層、79…スルーホール、80…スリット、81…絶縁樹脂部材、82…樹脂ケース部材、83…隔壁、83a…開口部、84…内層配線、91…回路基板、92,97…外周端子、93,98…内周端子、94,99…スルーホール、100…実装領域、101,102…絶縁樹脂部材、103…樹脂ケース部材、104…蓋部材、105…ケース内空間、106…コネクタハウジング空間、107…コネクタハウジング空間、109…挿入部、109a…リング状突起、110…電子部品、111,112…端子形成領域、113…内層配線、114…隔壁、114a…開口部、121…回路基板、122…外周端子、123…内周端子、124…スルーホール、125…信号用配線、126…電源用配線、128…内層配線、131…Cuめっき膜、132…絶縁層、133…回路基板、134…側面保護部材、135…断面がリベット形状の樹脂部材、136…端面保護部材、137…ランド、138…端子形成領域、138a…スリット部、139…実装領域、140…絶縁樹脂部材、150…オス型コネクタ、200…メス型コネクタ、201…メス型コネクタケース、202…ワイヤハーネス、203,204…コネクタピン、205…突起。
Claims (7)
- 電子部品が実装された実装領域と基板端子が形成された端子形成領域とを有する回路基板と、前記回路基板の前記実装領域を収容するケースと、を備え、
前記ケースは、前記実装領域を収容するケース内空間を形成する壁面と、メス型コネクタが装着されるオス型コネクタハウジングとが一体成型されたケース部材を備え、
前記回路基板は、前記ケース部材を貫通して、前記端子形成領域を前記オス型コネクタハウジングのハウジング空間側に露出させた構造を有する車載用電子モジュール。 - 請求項1に記載の車載用電子モジュールにおいて、
前記回路基板は、前記実装領域と前記端子形成領域との間に、前記回路基板を前記ケース部材に固定する絶縁樹脂部材を一体的に備え、
前記ケース部材は、前記実装領域を収容するケース内空間を形成する壁面、及びメス型コネクタが装着されるオス型コネクタハウジングと一体成型され、前記ケース内空間と前記オス型コネクタハウジングのハウジング空間とを仕切る隔壁を備え
前記絶縁樹脂部材を前記隔壁に固定した車載用電子モジュール。 - 請求項2に記載の車載用電子モジュールにおいて、
前記ケース部材は、前記隔壁と相対する面が開放された樹脂部材で構成され、
前記ケースは、前記ケース部材と、前記隔壁と相対する前記ケース部材の開放面に組み付けられた樹脂製の蓋部材とを備えて構成された車載用電子モジュール。 - 請求項2に記載の車載用電子モジュールにおいて、
前記絶縁樹脂部材は前記回路基板の両面に設けられ、前記回路基板の両面に設けられた前記絶縁樹脂部材が前記回路基板に形成された貫通孔を通じて連結した構造を有する車載用電子モジュール。 - 請求項2に記載の車載用電子モジュールにおいて、
前記ケース部材は、前記回路基板が前記ケース部材を貫通する方向に対して垂直な方向に位置する両側壁に、前記回路基板を保持するガイドを備え、
前記ガイドで前記回路基板の側方両端部を保持した車載用電子モジュール。 - 請求項2に記載の車載用電子モジュールにおいて、
前記端子形成領域に、内層配線と表層配線を接続するためのスルーホールが形成され、スルーホールの側壁にCuめっきが形成された構造を有することを特徴とする車載用電子モジュール。 - 請求項2に記載の車載用電子モジュールにおいて、
前記端子形成領域の基板端子間に前記回路基板の端面からスリットが形成され、前記スリット内を埋め前記回路基板の表裏にスリット幅より広い頭部を有するリベット形状の絶縁樹脂が設けられている車載用電子モジュール。
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