(57)【要約】【課題】電子制御装置の製造方法において、モールド成形時に、コネクタおよびコネクタと電子回路基板との接続部に与えるストレスを低くして、コネクタや接続部の損傷を防止するとともに、コネクタと成形金型との間の面圧を確保し樹脂漏れを防止する。【解決手段】電子回路基板２と、一端が外部電子回路に接続するために突出している金属端子５と周囲にフランジ７とを有するコネクタ３とを備えた電子制御装置の製造過程で、電子回路基板２の全体とコネクタ３の一部とを成形金型８ａ、８ｂ内に配置し、熱硬化性樹脂組成物４で低圧トランスファーモールド法により一体成形する電子制御装置の製造方法において、前記一体成形時に、フランジ７の一面を成形金型８ａ、８ｂの成形品引き出し側の一端開口の周りの壁面に接触させて、フランジ７に金属端子５の突出方向６と平行方向に押圧力を加えながら前記低圧トランスファーモールドを行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品を搭載した電子回路基板と、一端が外部電子回路に接続するために突出している金属端子と周囲にフランジとを有し、前記金属端子のもう一端を介して前記電子回路基板に接続されるコネクタと、を備えた電子制御装置の製造過程で、
前記電子回路基板及び前記電子部品の全体と前記コネクタの一部とを成形金型内に配置し、熱硬化性樹脂組成物で低圧トランスファーモールド法により一体成形する、電子制御装置の製造方法において、
前記一体成形時に、前記フランジが前記成形金型の成形品引き出し側の一端開口を塞ぐように、該フランジの一面を前記成形金型の前記開口の周りの壁面に接触させて、前記フランジに前記金属端子の突出方向と少なくとも平行方向に押圧力を加えながら前記低圧トランスファーモールドを行うことを特徴とする電子制御装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の電子制御装置の製造方法において、
前記押圧力を加えるのは、前記電子回路基板と前記コネクタとを前記成形金型に搬送する加圧ジグである電子制御装置の製造方法。
【請求項３】
請求項１記載の電子制御装置の製造方法において、
前記フランジを前記成形金型内に配置する場合は、前記押圧力は、前記熱硬化性樹脂組成物の成形圧力を利用する電子制御装置の製造方法。
【請求項４】
請求項１記載の電子制御装置の製造方法において、
前記電子制御装置は、前記電子回路基板を固定する金属板と、前記電子回路基板と前記金属板との間に設置された弾性力を有する加圧部材とを備え、
前記フランジは、前記成形金型内に配置し、
前記加圧部材と前記金属板のうち少なくとも前記電子回路基板の固定面とは、前記熱硬化性樹脂組成物により一体成形し、
前記押圧力を加えるのは、前記加圧部材である電子制御装置の製造方法。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項記載の電子制御装置の製造方法において、
前記コネクタは、熱可塑性樹脂組成物により形成され、前記熱硬化性樹脂組成物は、少なくともエポキシ樹脂と石英粉とを含む電子制御装置の製造方法。
【請求項６】
請求項５記載の電子制御装置の製造方法において、
前記熱可塑性樹脂組成物の線膨張係数は、３０×１０−６／℃から１００×１０−６／℃の範囲にあり、前記熱硬化性樹脂組成物の線膨張係数は、７×１０−６／℃から２０×１０−６／℃の範囲にある電子制御装置の製造方法。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか１項記載の電子制御装置の製造方法において、
前記一体成形時の成形圧力が、０．５ＭＰａから１０ＭＰａである電子制御装置の製造方法。
【請求項８】
電子部品を搭載した電子回路基板と、一端が外部電子回路と接続するために突出している金属端子と周囲にフランジとを有し、前記金属端子のもう一端を介して前記電子回路基板に接続されるコネクタと、を備えた電子制御装置のトランスファーモールド装置であって、
前記電子回路基板及び前記電子部品の全体と前記コネクタの一部とを成形金型内に配置し、熱硬化性樹脂組成物で低圧トランスファーモールド法により一体成形する、電子制御装置のトランスファーモールド装置において、
前記成形金型の成形品引き出し側の一端開口の周りに前記フランジの当接面が形成され、
前記低圧トランスファーモールド時に、前記フランジが前記当接面に押圧力を伴って接触するように、該フランジに前記金属端子の突出方向と少なくとも平行方向に押圧力を加える加圧機構を備えることを特徴とする電子制御装置のトランスファーモールド装置。
【請求項９】
請求項８記載の電子制御装置のトランスファーモールド装置において、
前記成形金型の前記開口の周りに径方向内向きに設けたフランジが形成され、この内向きフランジの内壁面または外壁面が前記当接面となる電子制御装置のトランスファーモールド装置。
【請求項１０】
請求項８記載の電子制御装置のトランスファーモールド装置において、
前記加圧機構は、前記電子回路基板と前記コネクタとを前記成形金型に搬送する加圧ジグである電子制御装置のトランスファーモールド装置。
【請求項１１】
電子部品を搭載した電子回路基板と、
一端が外部電子回路に接続するために突出している金属端子と周囲にフランジとを有し、前記金属端子のもう一端を介して前記電子回路基板に接続されるコネクタと、を備え、
前記電子回路基板及び前記電子部品の全体と前記コネクタの一部とが低圧トランスファーモールドにより一体成形されている電子制御装置において、
前記電子回路基板を固定する金属板と、
前記金属板に固定され、前記電子回路基板と電気的に接続する、屈曲性を有する電子回路基板とを備えることを特徴とする電子制御装置。
【請求項１２】
請求項１１記載の電子制御装置において、
前記電子回路基板と前記金属板との間に弾性力を有する加圧部材を備える電子制御装置。
【請求項１３】
電子部品を搭載した電子回路基板と、
一端が外部電子回路に接続するために突出している金属端子と周囲にフランジとを有し、前記金属端子のもう一端を介して前記電子回路基板に接続されるコネクタと、を備え、
前記電子回路基板及び前記電子部品の全体と前記コネクタの一部とが低圧トランスファーモールドにより一体成形されている電子制御装置において、
前記コネクタには周囲壁面部に複数の孔が設けられ、これらの孔は、孔面積Ａと互いの間隔Ｂとが０．０５＜Ａ／Ｂ＜１５の関係を満たしており、トランスファーモールドの熱硬化性樹脂組成物の一部が入り込んでいることを特徴とする電子制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外部接続用金属端子を有するコネクタと、これに電気的に接続される電子部品を搭載した電子回路基板とを、熱硬化性樹脂組成物により一体成形した電子制御装置、その製造方法、およびそのトランスファーモールド装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車は、居住性向上の観点から、車室内を広げる傾向にある。このため、エンジンルームのスペースが減少すると同時に、エンジン制御装置や変速機制御装置など従来車室内に設置されていた電子制御装置も、エンジンルームに設置されるようになってきた。エンジンルームにおける電子制御装置設置場所は限られており、環境も高温、高湿、高振動となるため、電子制御装置には、小型化と過酷環境下での堅牢性が求められている。
【０００３】
従来の自動車エンジン用の電子制御装置として、図１２に示すようなコントロールユニットの構造が知られている。このコントロールユニットは、コンデンサーや抵抗などの電子部品１０１と半導体ベアチップ１０２とを、セラミックス回路基板１００上にはんだ付けあるいは導電性接着剤で搭載し、ワイヤーボンディング１０３等で回路基板１００のセラミックス導体と電気的に接合させている。このセラミックス回路基板１００を、金属放熱板１０９とコネクタ端子１０４とを有する樹脂製の筐体１０５内に搭載して接着した後、ワイヤーボンディング１１０やはんだ付けなどで、セラミックス回路基板１００とコネクタ端子１０４との電気的な接続をとる。その後、シリコーンゲル１０６を塗布し加熱することによって、上記の各種電子部品１０１を外気雰囲気から保護している。最終的には、蓋１０７を接着剤やＯリング１０８を用いて、セラミックス回路基板１００を筐体１０５に固定している。
【０００４】
また、電子部品を搭載した基板を板材に固定し、全体をカバー材で覆い、ベース材とカバー材との接合を封止材等で行い、防水性、防湿を持たせた電子制御装置が、特許文献１に開示されている。
【０００５】
特許文献２には、同様にベース材とカバー材を用いた電子制御装置で、コネクタを有する箱型制御ユニットが開示されている。
【０００６】
従来のこのような箱型の電子制御装置では、小型化が困難であると同時に、耐振性や耐熱性が十分でなく、電子部品の接続不良を生じる可能性を有している。
【０００７】
これに対し、防水性、防湿性、耐振性を高めるため、電子部品を搭載した回路基板の全体あるいは一部を硬質の樹脂で覆う樹脂封止型電子制御装置の技術が、特許文献３に開示されている。
【０００８】
このような樹脂封止型電子制御装置において、コネクタを有する構造は特許文献４に示されており、電子部品を搭載した電子回路基板を位置決めされた型内に固定し、柔軟性を有する樹脂で封止する方法が開示されている。
【０００９】
これらの従来技術では、コネクタと電子制御装置とが一体構造であり、小型化、耐振性、耐熱性の向上とシール性の確保がされている。しかし、室温で液状の熱硬化性組成物を注型し、加熱硬化後に型から取り出す方式で製造されるため、成形までに長い時間がかかり生産性がそれほど高く出来ないという課題がある。
【００１０】
コネクタの他、圧力センサ部分を金型から突出させ、熱可塑性樹脂による射出成形により生産性を高める技術が、特許文献５に開示されている。この技術では、圧力センサ部分に、Ｏリングを設け樹脂漏れを防止している。同時に、コネクタ部分は、溝を設け、金型により挟み込む構造とすることで、樹脂漏れを防止する。この方法では、コネクタ上部の溝では上金型からのストレスを受けやすく、コネクタ下部の溝では下金型からのストレスを受けやすい。またコネクタの左右の側面は、金型からの型締め力を十分に作用させることが難しいので、樹脂漏れしやすいという課題がある。また、コネクタの差込部内に溝が形成されているため、信頼性上好ましくない。
【００１１】
その他、生産性を高めるため、低圧トランスファーモールド方式を採用した技術が開示されている。低圧トランスファーモールド方式では、一般に上記特許文献５に示したような熱可塑性樹脂を用いた射出成形技術に比べ、粘度の低い熱硬化性樹脂を用いるため樹脂漏れしやすく、その対策として以下のような技術が開示されている。
【００１２】
特許文献６には、コネクタの寸法バラツキに対応できるように成形金型のコネクタ挟持部の先端部を鋭角に形成し、型を締めた際にコネクタに金型先端部を接触させて押接させまたは食い込いこませ、樹脂漏れを防止する金型構造が開示されている。
【００１３】
この従来技術は、コネクタ部分に金型を食い込ませることで樹脂漏れを防止する方法であるが、金型へ配置時の位置決めの精度、コネクタ寸法精度、および基板とコネクタ端子の接続の寸法精度を高くしないと、コネクタ部分に無理な力（ストレス）がかかり、コネクタ部分の損傷や接続部分の断線などが生じる。高精度な部品の調達や、接続と位置決めの高精度化は、生産性の低下と高コストという課題が残る。
【００１４】
特許文献７と特許文献８では、コネクタを金属ベースに固定し、コネクタ部分を直接封止樹脂で覆わない構造が開示されている。この方法では、予めコネクタ部分を金属性のベースに固定し、金型で直接コネクタを型締めしないため、コネクタ部分への力やダメージは軽減されるものの、金属ベースへの固定プロセスが余計にかかり、工程が煩雑になると同時に、高コストになる。
【００１５】
【特許文献１】特開平１１−２４３２８３号公報
【特許文献２】特開２００３−２５８４５１号公報
【特許文献３】特開平２−２９１１９５号公報
【特許文献４】特開平７−２２７２２号公報
【特許文献５】特開２００５−９３４７５号公報
【特許文献６】特開平１０−７６５２８号公報
【特許文献７】特開２００４−１１１４３５号公報
【特許文献８】特開２００７−２７３７９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明が解決しようとする課題は、コネクタを有する電子回路基板を成形金型内に配置し、電子回路基板の全体とコネクタの一部をトランスファ成形する電子制御装置の製造方法において、成形金型によるクランプ時に、コネクタおよびコネクタと電子回路基板との接続部分が受けるストレスを低くして、コネクタや接続部分の損傷を防止することである。さらに、コネクタ部と成形金型の間の面圧を確保し、コネクタ部からの樹脂漏れを防止することである。また、生産性を高めるため、コネクタ部分と電子回路基板との接続時の位置精度や、コネクタ部を有する基板を成形金型に配置後、成形金型をクランプする際の位置決め精度がそれほど高くなくても、コネクタや接続部分にダメージを与えない製造方法を提供することである。
【００１７】
また、上記の製造方法に用いるトランスファーモールド装置、および上記の製造方法で製造された電子制御装置を提供することでもある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記課題を解決するために、本発明による電子制御装置の製造方法は、基本的には次のような構成をとる。
【００１９】
電子部品を搭載した電子回路基板と、一端が外部電子回路に接続するために突出している金属端子と周囲にフランジとを有し、前記金属端子のもう一端を介して前記電子回路基板に接続されるコネクタとを備えた電子制御装置の製造過程で、前記電子回路基板及び前記電子部品の全体と前記コネクタの一部とを成形金型内に配置し、熱硬化性樹脂組成物で低圧トランスファーモールド法により一体成形する電子制御装置の製造方法において、前記一体成形時に、前記フランジが前記成形金型の成形品引き出し側の一端開口を塞ぐように、該フランジの一面を成形金型の前記開口の周りの壁面に接触させて、前記フランジに前記金属端子の突出方向と少なくとも平行方向に押圧力を加えながら前記低圧トランスファーモールドを行うことを特徴とする。
【００２０】
前記押圧力を加えるのは、前記電子回路基板と前記コネクタとを前記成形金型に搬送する加圧ジグであるという特徴も有する。
【００２１】
さらに、前記電子制御装置は、前記電子回路基板を固定する金属板と、前記電子回路基板と前記金属板との間に設置された弾性力を有する加圧部材とを備え、前記フランジは、前記成形金型内に配置し、前記加圧部材と前記金属板のうち少なくとも前記電子回路基板の固定面とは、前記熱硬化性樹脂組成物により一体成形する電子制御装置の製造方法では、前記押圧力を加えるのは、前記加圧部材であるという特徴も有する。
【００２２】
また、上記課題を解決するために、本発明による電子制御装置のトランスファーモールド装置は、基本的には次のような構成をとる。
【００２３】
電子部品を搭載した電子回路基板と、一端が外部電子回路と接続するために突出している金属端子と周囲にフランジとを有し、前記金属端子のもう一端を介して前記電子回路基板に接続されるコネクタとを備えた電子制御装置のトランスファーモールド装置であって、前記電子回路基板及び前記電子部品の全体と前記コネクタの一部とを成形金型内に配置し、熱硬化性樹脂組成物で低圧トランスファーモールド法により一体成形する電子制御装置のトランスファーモールド装置において、前記成形金型の成形品引き出し側の一端開口の周りに前記フランジの当接面が形成され、前記低圧トランスファーモールド時に、前記フランジが前記当接面に押圧力を伴って接触するように、該フランジに前記金属端子の突出方向と少なくとも平行方向に押圧力を加える加圧機構を備えることを特徴とする。
【００２４】
前記加圧機構は、前記電子回路基板と前記コネクタとを前記成形金型に搬送する加圧ジグであるという特徴も有する。
【００２５】
また、上記課題を解決するために、本発明による電子制御装置は、基本的には次のような構成をとる。
【００２６】
電子部品を搭載した電子回路基板と、一端が外部電子回路に接続するために突出している金属端子と周囲にフランジとを有し、前記金属端子のもう一端を介して前記電子回路基板に接続されるコネクタとを備え、前記電子回路基板及び前記電子部品の全体と前記コネクタの一部とが低圧トランスファーモールドにより一体成形されている電子制御装置において、前記電子回路基板を固定する金属板と、前記金属板に固定され、前記電子回路基板と電気的に接続する、屈曲性を有する電子回路基板とを備えることを特徴とする。
【００２７】
また、前記電子回路基板と前記金属板との間に弾性力を有する加圧部材を備えることも特徴とする。
【００２８】
さらに、電子部品を搭載した電子回路基板と、一端が外部電子回路に接続するために突出している金属端子と周囲にフランジとを有し、前記金属端子のもう一端を介して前記電子回路基板に接続されるコネクタとを備え、前記電子回路基板及び前記電子部品の全体と前記コネクタの一部とが低圧トランスファーモールドにより一体成形されている電子制御装置において、前記コネクタには周囲壁面部に複数の孔が設けられている。これらの孔は、孔面積Ａと互いの間隔Ｂとが０．０５＜Ａ／Ｂ＜１５の関係を満たしており、トランスファーモールドの熱硬化性樹脂組成物の一部が入り込んでいることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、コネクタ部の全周囲からの樹脂漏れを防止できるとともに、コネクタの金属端子と電子回路基板とのはんだ接合部および金属端子にストレスや損傷を与えるのを防止できる。
【００３０】
また、コネクタと電子回路基板との接合部において高精度の位置合わせが不要であり、被封止部品を金型に配置する際にも同様に高精度の位置決めが必要ないため、生産性および生産装置の合理化が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
図１は、本発明による電子制御装置の製造方法において、電子部品１を搭載した電子回路基板２の全体とこれに接続されたコネクタ３の一部を、成形金型（上）８ａ、成形金型（下）８ｂ内に配置し、熱硬化性樹脂組成物（以下、単に「樹脂」とも称する）４により、低圧トランスファーモールド方式にて一体成形する方法の一例を示す部分断面図である。
【００３２】
本発明で用いるコネクタ３は、接続部１２で電子回路基板２と接続する金属端子５を有し、その周囲にはフランジ７が形成されている。フランジ７の向きは、金属端子５の突出方向６に対して垂直または垂直とみなせる方向である。
【００３３】
電子制御装置のモールド成形時には、電子回路基板２の全体とコネクタ３の一部を、これらの全周で成形金型８ａ、８ｂにより型締めを行い、熱硬化性樹脂組成物４により一体成形する。このとき、コネクタ３のフランジ７と成形金型８ａ、８ｂとが、成形時の樹脂圧で樹脂４がコネクタ３部から漏れない程度の十分な面圧で圧接するように、コネクタ３に対し突出方向６と平行または平行とみなせる方向（以下、両者を単に「平行」と称する）に、圧接力を加えながら一体成形することを最も主要な特徴とする。圧接時には、フランジ７は、成形金型８ａ、８ｂの成形品引き出し側の一端開口を塞ぐように、その一面が成形金型８ａ、８ｂの開口の周りの壁面に接触している。
【００３４】
なお、本実施例では、フランジ７と成形金型８ａ、８ｂとを接触させて押圧することを「圧接」と呼び、この押圧時の押圧力を「圧接力」と呼ぶ。
【００３５】
さらに具体的に述べる。
【００３６】
図１に示したように、フランジ７が成形金型８ａ、８ｂの外部に位置するようにコネクタ３を配置して成形する場合は、加圧ジグ９を用いて、成形金型８ａ、８ｂの外部から内部に向かって突出方向６と平行な方向１０に、圧接力をコネクタ３に加える。
【００３７】
また、フランジ７が成形金型８ａ、８ｂの内部に位置するようにコネクタ３を配置して成形する場合（図３に一例を示す）は、加圧ジグ９を用いて、成形金型内部から外部に向かって（方向１０の矢印とは逆方向に）突出方向６と平行に、圧接力をコネクタ３に加える。
【００３８】
このように、コネクタ３に力を加える方向を突出方向６と平行にすることで、熱硬化性樹脂組成物４の流動時の成形圧力と併せて、電子回路基板２とコネクタ３とを成形金型８ａ、８ｂに押し付ける力が発生し、成形金型８ａ、８ｂとフランジ７との接触部の面圧を保つことで樹脂漏れを防止することができる。この場合、樹脂４の流動方向により加える力の方向が変わることもあるので、樹脂４の流れを電子回路基板２とコネクタ３とを成形金型８ａ、８ｂに押し付ける方向（突出方向６と平行）に調整することが望ましい。
【００３９】
本発明では、コネクタ３の外部から中心方向（金属端子５に向かう方向）に向かってコネクタ３の周囲に力を加えるのではなく、フランジ７に対して金属端子５の突出方向６と平行に力を加えるので、金属端子５には力が掛からず、モールド成形時に金属端子５および金属端子５と電子回路基板２との接続部１２にストレスや損傷を与えることがない。
【００４０】
また、本発明では、コネクタ３に圧接力を加えるための加圧ジグ９として、成形金型外部に設置される、押し付けジグまたは引っ張りジグを用いることができる。この加圧ジグ９は、コネクタ３周囲に形成されたフランジ７が成形金型８ａ、８ｂに密着するように、コネクタ３の金属端子５の突出方向６と平行に、コネクタ３に対して力を加える。また、加圧ジグ９は、コネクタ３が接合された電子回路基板２を搬送することもでき、自動化と生産性の向上のため、このような形態が望ましい。
【００４１】
また、フランジ７を成形金型８ａ、８ｂの内側に配置する場合には、図８に示すように、電子回路基板２上に弾性力を有する加圧部材２８を装着しておき、成形金型８ａ、８ｂ内に電子回路基板２やコネクタ３などの被樹脂封止部材を配置したときに、加圧部材２８の押し付け力によりフランジ７と成形金型８ａ、８ｂのあいだに圧接力を働かせ、樹脂漏れを防止するようにすることもできる。この弾性力を有する加圧部材２８には、バネ構造を有する金属や樹脂、またはゴムやエラストマーなど物質自体が弾性を有するものなどを用いることができる。電子回路基板２への電子部品１の実装がはんだのリフロー方式である場合には、バネ構造を有する金属を用いると、電子部品１と一括して組立ができるため好適である。この実施形態については、実施例４として後述する。
【００４２】
本発明に用いられる熱硬化性樹脂組成物４は、種類を特に限定しないが、室温において固形であり、加熱により溶融硬化するものが、ポットライフ、生産性、および信頼性の点で望ましい。このような樹脂として、例えば、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリアミドイミド樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、またはこれらの樹脂の混合物を用いることができる。また、樹脂中にゴム粒子などの有機物や無機物を充填し、硬化後の物性値を調整できることが望ましい。無機充填材は、アルミナ、結晶シリカ、アモルファスシリカ、ガラス粉、タルク、窒化珪素、窒化アルミ、酸化チタンの破砕粉、および球形粉の中から選ぶことができる。成形性や成形後の物性値の点から、シリカ粉末をエポキシ樹脂に充填したものが好適である。さらに、電子回路基板や基板に搭載された電子回路部品との密着性や熱応力を考慮すると、線膨張係数は、７×１０−６／℃から２０×１０−６／℃の範囲にあることが望ましい。
【００４３】
本発明では、電子制御装置の成形方法は、低圧のトランスファーモールド方式による。成形温度は特に限定しないが、通常１７５℃程度の温度に金型を加熱して行う。被樹脂封止部材を成形金型キャビティ内に配置し、熱硬化性樹脂組成物タブレットをポット内に挿入後、成形金型を１０ｔ〜１００ｔ程度の圧力でクランプし、プランジャを一定速度であるいは数段階に変速させて移動させ、溶融した熱硬化性樹脂組成物をポットから成形金型内に移送し充填する。充填時の圧力は、熱硬化性樹脂製コネクタの変形やダメージと樹脂の緻密性とが両立できる０．５ＭＰａ〜１０ＭＰａの成形圧力で成形することが望ましい。つまり、０．５ＭＰａより下では、樹脂中にボイドが残り、信頼性上問題がある。一方、１０ＭＰａより上では、本発明によるコネクタの金型固定法においても、コネクタの変形が生じやすくなると同時に、搭載電子部品へのダメージが発生する可能性がある。成形時に、成形金型キャビティ内を必要に応じて脱気することで、ボイドや剥離などの欠陥の少ない成形が可能となる。成形後の電子制御装置は、熱硬化性樹脂組成物の硬化のため、１００℃〜２００℃程度の温度で所定時間、熱処理を行うことが望ましい。
【００４４】
本発明に用いるコネクタは、コネクタとして用いることのできる部材であれば特に限定しないが、代表的なエンジニアリングポリマーである、ポリアミド、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリナフタレンテレフタレート、液晶ポリマーなどのポリエステル、またはポリフェニレンスルフィドなどの熱可塑性樹脂が材料に好適である。さらには、これらの熱可塑性樹脂に、ガラス繊維や無機の充填材を充填した熱可塑性樹脂組成物が、強度、耐久性等の点で望ましく、線膨張係数が３０×１０−６／℃から１００×１０−６／℃の範囲にあることが、熱硬化性樹脂組成物との接合において良好である。
【００４５】
熱可塑性樹脂組成物は、無機充填材の充填量をそれほど多くすることは出来ないので、熱硬化性樹脂組成物よりも若干線膨張係数が大きいことが一般的である。そのため、コネクタ部分に熱可塑性樹脂組成物を用い、全体を熱硬化性樹脂組成物で覆う構造とすると、熱硬化性樹脂組成物の成形硬化時の高温状態から徐々に温度を下げていく過程で、コネクタ部分の熱収縮が樹脂封止部分よりも大きくなるので界面に剥離が生じ、コネクタの固定力が低下して耐振性が低下する恐れがある。本発明では、コネクタ部分に熱可塑性樹脂組成物を用いても、コネクタの表面洗浄または表面処理を行うことで、熱硬化性樹脂組成物との密着を高めることができ、耐振性を向上させることができる。
【００４６】
この他、本発明では、図２に示す電子制御装置の部分断面図のように、コネクタ３のうち、熱硬化性樹脂組成物４により封止されている部分の周囲壁面部１３に、孔１４を複数設けることで、コネクタ３と樹脂封止部分との固定強度を保つことができる。これは、モールド成形時に、孔１４内に熱硬化性樹脂組成物４が装填され、コネクタ３を固着するからである。これにより、電子制御装置の耐振性や信頼性を高めることが可能である。
【００４７】
この固定強度は、封止材料である熱硬化性樹脂組成物４の強度と、コネクタ３の材料である熱可塑性樹脂組成物の強度と、孔１４の面積Ａとその間隔Ｂ１５とが関係している。
【００４８】
現状一般的に選択しうる材料特性の観点から検討した結果、孔１４の面積Ａと間隔Ｂとの関係が０．０５＜Ａ／Ｂ＜１５であれば、十分な固定強度が得られることが分かった。つまり、Ａ／Ｂが０．０５以下の場合には、孔１４部分に充填され柱状に形成された熱硬化性樹脂組成物が破壊しやすくなり、一方、Ａ／Ｂが１５以上の場合、コネクタを構成する熱可塑性樹脂組成物の破断が起こりやすくなる。このため、孔１４の面積Ａと間隔Ｂとの関係が、熱可塑性樹脂部と熱硬化性樹脂部との強度バランスがとれる０．０５＜Ａ／Ｂ＜１５であれば、コネクタ３の固定強度を十分に保つのが可能であることを見出した。
【００４９】
コネクタ３の周囲壁面部１３に設ける孔１４の大きさと数は、０．０５＜Ａ／Ｂ＜１５の関係を満たすように孔１４を設けるのであれば、どのような大きさと数であってもよい。また、孔１４の大きさと間隔は、なるべく均一で等間隔であることが固定強度のバランス上望ましいが、各孔１４と間隔Ｂが０．０５＜Ａ／Ｂ＜１５の関係を保っていれば特に同じ大きさと間隔でなくてもよい。また、孔の形は、円形や四角等、任意の形を選ぶことが可能である。
【００５０】
さらに、本発明による電子制御装置の製造方法に従うと、電子回路基板が金属板に固定され、この金属板のうち少なくとも電子回路基板搭載面が熱硬化性樹脂組成物により一体成形されていることを特徴とする電子制御装置を提供できる。
【００５１】
また、この電子制御装置において、樹脂とガラスクロスを主成分とする基板と、これと電気的に接続された屈曲性を有する樹脂基板との少なくとも二種類の電子回路基板を有し、屈曲性を有する樹脂基板が、金属板上に固着されていることを特徴とする電子制御装置を提供できる。この実施形態については、実施例３として後述する。
【００５２】
この発明における金属板は、例えば、アルミダイキャスト、鋼板、アルミニウム板、銅板など、またはこれらの金属板にメッキを施したものを用いることができる。熱硬化性樹脂組成物との密着性を高めるため、粗化や化学表面処理などを選択して用いることが望ましい。
【００５３】
本発明における電子回路基板は、電子回路が形成されるものであれば、特に限定しない。例えば、ガラスクロス中にエポキシ樹脂を含浸して銅箔と一体成形し、これらをパターニングしながら積層した有機多層基板のほか、アルミナやガラスセラミクスなどの多層セラミックス基板や、熱可塑性樹脂を用いた多層基板を用いることができる。コストと信頼性の点で、多層のガラスクロス−エポキシの複合材料基板を用いることが好適である。ポリイミドやポリエステルなどの表面に回路を形成した、屈曲性を有する薄い樹脂基板も用いることができる。この場合、樹脂基板を前記の金属板に貼り付けることで、発熱部品の放熱性を高めることができる。この屈曲性を有する樹脂基板は、他の多層積層板と接合して組み合わせて用いることができる。
【００５４】
本発明において、コネクタに圧接力を加える装置（例えば加圧ジグ）は、コネクタおよびこれに接合された電子回路基板を把持し搬送する搬送装置を兼ねていることを特徴とする。この搬送装置は、コネクタおよびこれに連結された電子回路基板を、成形前に成形金型上の指定位置へ正確に搬送して固定し、成形後に成形金型から取り出し次の工程で使用する装置へ搬送する。
【００５５】
従来の製造工程では、下金型上に、電子回路基板とこれに連結されたコネクタを載置した後、上金型を型締めするが、この場合、電子回路基板やコネクタを載せる支持部が必要となる。特に、電子回路基板を置く支持部は、樹脂封止されない部分となるため、水分の浸入や破壊や剥離の起点となりやすく信頼性上問題がある。また、コネクタを型締めした場合、支持部とコネクタとの位置精度が高くないと、電子回路基板とコネクタの連結部の破壊やコネクタ部の変形、基板の位置ズレなどが生じやすい。
【００５６】
本発明によるコネクタに圧接力を加える装置（例えば加圧ジグ）を用いると、電子回路基板を金型に配置する際に高い精度で位置決めをする必要がなく、一旦配置した後であっても、樹脂内の正確な位置で封止されるように電子回路基板の位置を調整することが可能である。従って、生産性および生産装置の合理化が可能である。
【００５７】
このように、コネクタの周囲から中心方向へ力を加える必要と高精度に位置決めをする必要とがないため、成形金型とコネクタとの間のクリアランスを広めにとることができる。このため、前述した、コネクタの材料（例えば熱可塑性樹脂組成物）と封止樹脂（熱硬化性樹脂組成物）との線膨張係数の違いに起因するコネクタの固定力や耐振性の低下を防止することもできる。
【００５８】
さらに、電子回路基板を支える支持部が不要で、コネクタからの金属端子によって支える構造であるため、電子回路基板の全体を樹脂封止することができ、信頼性が向上する。また、同時に、コネクタに圧接力を加える装置に搬送の機能を持たせることで、製造装置と工程の合理化を図ることができる。
【００５９】
以下、本発明の電子制御装置の製造方法と電子制御装置の例を、さらに詳細に説明する。
【実施例１】
【００６０】
図１は、先に説明したように、電子回路基板２とこれに接続されたコネクタ３を、熱硬化性樹脂組成物４にて成形する様子を示している。本実施例では、フランジ７が成形金型８ａ、８ｂの外部に位置するようにコネクタ３が配置されている。この場合、モールド成形時には、コネクタ３の周囲に設けられたフランジ７を、加圧ジグ９により、金属端子５の突出方向６と平行方向の力で成形金型８ａ、８ｂの外部から内部に向かって（方向１０の向きに）加圧する。これにより、コネクタ３と成形金型８ａ、８ｂとの接合部分は、フランジ７で隙間なく封止することができ、熱硬化性樹脂組成物４が成形金型８ａ、８ｂの外部に漏れ出すのを防止することができる。
【００６１】
この際、フランジ７のみに加圧しているので、コネクタ３の金属端子５や、電子回路基板２と金属端子５との接続部１２に変形や断線などの損傷を与えない。同時に、成形金型８ａ、８ｂとコネクタ３との間のクリアランスを広めにとることができ、金属端子５と電子回路基板２の接合寸法や、コネクタ３と金属端子５の組立寸法などの精度をそれほど高くする必要がなく、低コストの製造プロセスにすることができる。
【実施例２】
【００６２】
図３、図４、図５を用いて本発明の実施例２を説明する。
【００６３】
図３は、本発明による電子制御装置の製造方法を示す断面模式図である。以下、製造方法を手順に従って説明する。
【００６４】
（１）電子回路基板２上に、はんだペーストを印刷する。
【００６５】
（２）電子部品１を電子回路基板２に搭載した後、全体を２４０℃以上に加熱し、はんだリフローにより電子回路基板２と電子部品１とを接続する。
【００６６】
（３）電子回路基板２にコネクタ３の金属端子５を挿入し、部分フロー半田付けにより電子回路基板２と金属端子５とを接続することで、被樹脂封止部材１６を得る。
【００６７】
（４）搬送機能を備えた加圧ジグ９により被樹脂封止部材１６を持ち上げ、搬送する。
【００６８】
（５）加圧ジグ９により、被樹脂封止部材１６を、低圧トランスファーモールド装置内で１７５℃に加熱された成形金型８ａ、８ｂ内に配置する。本実施例では、コネクタ３のフランジ７が成形金型８ａ、８ｂの内部に位置するように配置する。その後、プランジャ１８上部に熱硬化性樹脂組成物タブレット１７を投入する。成形金型８ａ、８ｂのクランプ圧力は、７０ｔとする。
【００６９】
尚、低圧トランスファーモールド装置は、成形金型８ａ、８ｂのパーティング面およびプランジャ１８にＯリングを設け、成形金型８ａ、８ｂ内を脱気できる構造となっている。
【００７０】
（６）加圧ジグ９により被樹脂封止部材１６の位置を調整した後、金属端子５の突出方向と平行で成形金型内部から外部に向かう方向１９に沿って、加圧ジグ９に５００Ｎの力を加え、フランジ７と成形金型８ａ、８ｂとを圧接する。
【００７１】
同時に、真空ポンプ（図示せず）により成形金型８ａ、８ｂ内を２ｋＰａ程度の気圧まで脱気する。その後、プランジャ１８を一定速度（数段階に変速させてもよい）で上昇させ、溶融した熱硬化性樹脂組成物２０を成形金型８ａ、８ｂ内に移送して最終圧５ＭＰａで加圧し、１８０秒間成形金型８ａ、８ｂ内で保持することで熱硬化性樹脂組成物２０の硬化を進める。
【００７２】
（７）樹脂封止後の被樹脂封止部材１６（電子制御装置２２）を加圧ジグ９により取り出し、搬送トレー（図示せず）に移す。その後、１４０℃で１０時間の後硬化を行い、電子制御装置２２の完成品を得る。
【００７３】
上述の製造方法に従い製造した電子制御装置２２の断面模式図を図４に、外観図を図５に示す。図４、５に示すように、本発明の方法で製造した電子制御装置２２は、コネクタ３の差込部がフランジ７までフラットな構造であり、かつフランジ７と熱硬化性樹脂組成物４との境界もフラットになっているため、メスコネクタの嵌合性および長期信頼性が良好である。また、電子回路基板２全体を熱硬化性樹脂組成物４で封止しているので、気密性が非常に高い構造である。さらに、電子部品１と電子回路基板２との接続部におけるはんだの歪みを熱硬化性樹脂組成物４で抑制していることから、接続信頼性が大幅に向上し、耐熱性、耐振性も向上する。
【実施例３】
【００７４】
本発明の実施例３による電子制御装置の断面模式図を図６に示す。また、図６に示した電子制御装置を下方から見た外観図を図７に示す。
【００７５】
実施例３の電子制御装置は、電子回路基板２と屈曲性を有する樹脂基板（配線基板２５）という二種類の電子回路基板と金属板２４とが、熱硬化性樹脂組成物４により一体成形されている。屈曲性を有する配線基板２５は、金属板２４上に固定され、電子回路基板２と電気的に接続している。電子回路基板２は、屈曲性を有する配線基板２５を介して金属板２４に固定されている。実施例３の電子制御装置は、基本的には実施例２に示したのと同じ工程（図３参照）で製造するが、下記の点が異なる。
【００７６】
実施例３では、金属板２４にアルミ板を用い、屈曲性を有する配線基板２５としてポリイミド上に銅配線を施したフレキシブルプリント配線板（以下「ＦＰＣ」と称する）を用いる。まず、ＦＰＣの配線基板２５を接着剤２６を介して金属板２４に固定し、次に、配線基板２５上への発熱部品２７の接続と、電子回路基板２上への電子部品１の接続と、配線基板２５と電子回路基板２とのはんだ接続を、はんだリフロー炉を用いて同時に行う。
【００７７】
その後、図３に示した低圧トランスファーモールドの工程（５）において、金属板２４と電子回路基板２とコネクタ３とが一体化された被樹脂封止部材を、成形金型８ｂ上に加圧ジグ９にて配置する。この際、まず金属板２４を成形金型８ｂ上に載置し、加圧ジグ９により電子回路基板２を所定位置に調節する。その後は、実施例２に示したのと同様の方法により、実施例３の電子制御装置を製造する。本発明の実施例３では、屈曲性を有する配線基板２５と金属板２４とを用いることで、放熱性と取り付け強度とが高く、高密度の実装が実現可能な電子制御装置を製造できる。
【実施例４】
【００７８】
本発明の実施例４を、図８〜１１を用いて説明する。実施例４の電子制御装置の断面模式図を図８に、図８に示した電子制御装置を下方から見た外観図を図９に、上方から見た外観図を図１０に示す。また、本電子制御装置の製造法を示す断面模式図を図１１に示す。実施例４の電子制御装置は、実施例３と同様に金属板２４と屈曲性を有する配線基板２５とを備えるが、図８、９に示すように、下部にコネクタ３が取り付けられる構造である。このような構造であっても、弾性を利用した加圧部材２８を利用することにより、成形金型８ａ、８ｂにフランジ７を圧接し、樹脂漏れを防止することができる。
【００７９】
本実施例では、弾性を利用した加圧部材２８として、ニッケルメッキが施された銅板をくの字形状にプレス加工したものを１本または複数本用いる（図８の例では３本用いる）。この加圧部材２８を、電子部品１とともに電子回路基板２上にリフロー炉により半田付けし、電子回路基板２と金属板２４との間に設置する。その後、コネクタ３を電子回路基板２に挿入し、金属端子５をロボット半田付けにて接続する。この際、金属端子５と電子回路基板２との接合部にストレスがかからないように、コネクタ３と電子回路基板２とが金属端子５以外の部分でも接するように、コネクタ３と電子回路基板２とを密着させて接続する（図８、１１参照）。
【００８０】
図１１に示すように、低圧トランスファーモールド装置の成形金型８ｂには、コネクタ３の非樹脂封止部分を収納するキャビティ２９が設けられている。モールド成形時には、キャビティ２９内にコネクタ３の非樹脂封止部分が入り、キャビティ２９の縁にフランジ７が位置してキャビティ２９を塞ぐように、コネクタ３を成形金型８ｂ上に載置する。そして、加圧部材２８を固定し、成形金型８ａを型締めしてクランプする。
【００８１】
この際、加圧部材２８の弾性力により、金属端子５の突出方向と平行でコネクタ３の樹脂封止部分から非樹脂封止部分に向かう方向３０に向かって、フランジ７を成形金型８ｂに圧接する力が作用し、コネクタ３と成形金型８ｂとの接合部分からの樹脂漏れを防止することができる。
【００８２】
実施例４では、コネクタ３は、突き出し方向が実施例１〜３と異なり、成形金型８ａ、８ｂの内部に入るような構造である。このような場合であっても、以上説明したように、樹脂漏れを防止するとともに、コネクタ３の金属端子５と電子回路基板２との接続部および金属端子５にストレスや損傷を与えるのを防止することができる。従って、コネクタ３の取り付けレイアウトに制限がある場合でも、実施例４で示したように本発明は有効であるので、設計の自由度を増すことができる。
【００８３】
以上の実施例で説明したように、本発明によれば、コネクタ部からの樹脂漏れを防止でき、コネクタの金属端子と電子回路基板との接合部および金属端子にストレスや損傷を与えるのを防止できる。また、コネクタと電子回路基板との接合部において高精度の位置合わせが不要であり、被封止部品を金型に配置する際にも高精度の位置決めが必要でないため、生産性の向上および生産装置の合理化が可能である。
【００８４】
さらに、本発明の樹脂封止構造により、ベース材やカバー材が不要でコネクタと一体構造となっている小型の電子制御装置を提供でき、電子回路基板と電子部品の接続部は接続信頼性を向上することができる。有機の貫通スルーホールを有する電子回路基板を用いた場合は、スルーホール内に樹脂が充填されることにより、温度サイクル寿命も向上する。従って、自動車、建機、農機、船舶などの過酷環境下におけるエンジン制御用等の電子制御装置に用いても、小型化が可能かつ信頼性、耐振性、耐熱性に優れる電子制御装置を低コストで提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
低圧トランスファーモールド法で成形する製品であって、電子制御装置など成型時に成型金型の外部に突出する部分を有する製品、およびその製造方法や製造装置に適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明による電子制御装置の製造方法を示す部分断面図である。
【図２】本発明による孔を複数設けたコネクタを示す部分断面図である。
【図３】本発明による電子制御装置の製造工程を示す断面模式図である（実施例２）。
【図４】本発明による電子制御装置の断面模式図である（実施例２）。
【図５】本発明による電子制御装置の外観図である（実施例２）。
【図６】本発明による電子制御装置の断面模式図である（実施例３）。
【図７】本発明による電子制御装置の外観図である（実施例３）。
【図８】本発明による電子制御装置の断面模式図である（実施例４）。
【図９】本発明による電子制御装置の外観図である（実施例４）。
【図１０】本発明による電子制御装置の別の外観図である。（実施例４）
【図１１】本発明による電子制御装置の製造法を示す断面模式図である（実施例４）。
【図１２】従来の電子制御装置を示す断面図である。
【符号の説明】
【００８７】
１…電子部品、２…電子回路基板、３…コネクタ、４…熱硬化性樹脂組成物、５…金属端子、６…金属端子の突出方向、７…フランジ、８ａ…成形金型（上）、８ｂ…成形金型（下）、９…加圧ジグ、１０…金属端子の突出方向と平行で成形金型外部から内部に向かう方向、１２…電子回路基板と金属端子との接続部、１３…コネクタの被封止部分の周囲壁面部、１４…コネクタの周囲壁面部の孔、１５…孔の間隔、１６…被樹脂封止部材、１７…熱硬化性樹脂組成物タブレット、１８…プランジャ、１９…金属端子の突出方向と平行で成形金型内部から外部に向かう方向、２０…溶融した熱硬化性樹脂組成物、２２…電子制御装置、２４…金属板、２５…屈曲性を有する配線基板、２６…接着剤、２７…発熱部品、２８…加圧部材、２９…キャビティ、３０…金属端子の突出方向と平行でコネクタの樹脂封止部分から非樹脂封止部分に向かう方向。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2010040992.tif 000009
【図８】
2010040992.tif 000010
【図９】
2010040992.tif 000011
【図１０】
2010040992.tif 000012
【図１１】
2010040992.tif 000013
【図１２】
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