(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラスチック・ハウジング・アセンブリであって：
第１外部表面から始まり、前記第１外部表面に対向する方向で第１内部表面へと伸びる第１プラスチック壁部分であって、前記第１外部表面と前記第１内部表面はメッキ不能である第１プラスチック壁部分；
前記第１プラスチック壁部分と境を接して配置される第２プラスチック壁部分であって、前記第１プラスチック壁部分の前記第１外部表面に隣接して配置される第２外部表面から始まり、前記第１プラスチック壁部分の前記第１内部表面に隣接して配置される第２内部表面へと伸び、前記第２外部表面と前記第２内部表面はともにメッキ可能である第２プラスチック壁部分；
前記第２プラスチック壁部分を貫通して配置され、前記第２外部表面と前記第２内部表面の間に伸びるバイアであって、その上部に載置されて、前記第２外部表面と前記第２内部表面へと伸びてこれらを結合する熱伝導性材料を有するバイア；および
前記第２内部表面に結合されて配置される発熱部材；
によって構成されることを特徴とするプラスチック・ハウジング・アセンブリ。
【請求項２】
前記発熱部材は、パワー・トランジスタによって構成されることを特徴とする請求項１記載のプラスチック・ハウジング・アセンブリ。
【請求項３】
前記発熱部材は、前記第２内部表面の前記熱伝導性材料に、第１半田接続により結合されることを特徴とする請求項１記載のプラスチック・ハウジング・アセンブリ。
【請求項４】
前記第２内部表面の前記熱伝導性材料に、第１半田接続により結合される基板によってさらに構成される請求項１記載のプラスチック・ハウジング・アセンブリであって、前記発熱部材は、第２半田接続によって、前記基板に結合されることを特徴とするプラスチック・ハウジング・アセンブリ。
【請求項５】
前記基板は、それを貫通して配置され、前記第１半田接続と前記第２半田接続とを熱的に接続する金属化バイアを有することを特徴とする請求項４記載のプラスチック・ハウジング・アセンブリ。
【請求項６】
前記第１プラスチック壁部分を貫通して伸びるように配置される電気接続部分によってさらに構成される請求項１記載のプラスチック・ハウジング・アセンブリであって：
前記発熱部材は、前記電気接続部分と電気的に接続されることを特徴とするプラスチック・ハウジング・アセンブリ。
【請求項７】
前記熱伝導性材料は、金属から成ることを特徴とする請求項１記載のプラスチック・ハウジング・アセンブリ。
【請求項８】
前記第２外部表面に接触して配置される電気絶縁材料によってさらに構成されることを特徴とする請求項７記載のプラスチック・ハウジング・アセンブリ。
【請求項９】
前記電気絶縁材料は接着性材料であることを特徴とする請求項８記載のプラスチック・ハウジング・アセンブリ。
【請求項１０】
前記第２外部表面と接触する金属板によってさらに構成されることを特徴とする請求項１記載のプラスチック・ハウジング・アセンブリ。
【請求項１１】
前記電気絶縁材料に接触して配置される金属板によってさらに構成されることを特徴とする請求項８記載のプラスチック・ハウジング・アセンブリ。
【請求項１２】
前記バイアは、個別のバイアから成るアレイによって構成されることを特徴とする請求項１記載のプラスチック・ハウジング・アセンブリ。
【請求項１３】
プラスチック・ハウジング・アセンブリであって：
第１外部表面から始まり、前記第１外部表面と対向する方向で第１内部表面へと伸びる第１セクションを有する第１プラスチック壁部分であって、前記第１外部表面から始まり、前記第１外部表面に対向する方向で、かつ前記第１内部表面から離れた第３内部表面へと伸びる第２セクションを有し、前記第１外部表面，前記第１内部表面および前記第３内部表面はメッキ不能である第１プラスチック壁部分；
前記第１プラスチック壁部分の前記第１セクションと境を接して配置される第１セクションを有する第２プラスチック壁部分であって、前記第２プラスチック壁部分の前記第１セクションは、前記第１プラスチック壁部分の前記第１セクションの前記第１外部表面に隣接して配置される第２外部表面から始まり、前記第１プラスチック壁部分の前記第１セクションの前記第１内部表面に隣接して配置される第２内部表面へと伸び、前記第２プラスチック壁部分は、前記第２プラスチック壁部分の前記第１セクションと境を接して配置されるペデスタル・セクションを有し、前記ペデスタル・セクションは、前記第２外部表面から始まり、前記第２外部表面に対向し、かつ前記第２内部表面から離れて配置されるペデスタル表面へと伸び、前記ペデスタル表面はメッキ可能である第２プラスチック壁部分；
前記第２プラスチック壁部分の前記ペデスタル・セクションを貫通して配置され、前記第２外部表面と前記ペデスタル表面との間に伸びるバイアであって、その上部に載置され、前記第２外部表面と前記ペデスタル表面へと伸びて、これらを結合する熱伝導性材料を有するバイア；および
前記ペデスタル表面に結合されて配置される発熱部材；
によって構成されることを特徴とするプラスチック・ハウジング・アセンブリ。
【請求項１４】
前記発熱部材は、パワー・トランジスタから成ることを特徴とする請求項１３記載のプラスチック・ハウジング・アセンブリ。
【請求項１５】
前記発熱部材は、ペデスタル表面の前記熱伝導性材料に、半田接続により結合されることを特徴とする請求項１３記載のプラスチック・ハウジング・アセンブリ。
【請求項１６】
前記ペデスタル表面の前記熱伝導性材料に、第１半田接続によって結合される基板によってさらに構成される請求項１５記載のプラスチック・ハウジング・アセンブリであって、前記発熱部材は、第２半田接続によって前記基板に結合されることを特徴とするプラスチック・ハウジング・アセンブリ。
【請求項１７】
前記基板は、それを貫通して配置され、前記第１半田接続と前記第２半田接続とを熱的に接続する金属化バイアを有することを特徴とする請求項１６記載のプラスチック・ハウジング・アセンブリ。
【請求項１８】
前記第１プラスチック壁部分を貫通して伸びるように配置される電気接続部分によってさらに構成されることを特徴とする請求項１７記載のプラスチック・ハウジング・アセンブリであって：
前記発熱部材は、前記電気接続部分と電気的に接続されることを特徴とするプラスチック・ハウジング・アセンブリ。
【請求項１９】
前記熱伝導性材料は、金属から成ることを特徴とする請求項１８記載のプラスチック・ハウジング・アセンブリ。
【請求項２０】
請求項１９記載のプラスチック・ハウジング・アセンブリであって：
前記第１プラスチック壁部分の前記第１セクションと境を接して配置される第１セクションを有する第３プラスチック壁部分であって、前記第３プラスチック壁部分の前記第１セクションは、前記第１プラスチック壁部分の前記第１セクションの前記第１外部表面に隣接して配置される第２外部表面から始まり、前記第１プラスチック壁部分の前記第１セクションの前記第１内部表面に隣接して配置される第３内部表面へと伸び、前記第３プラスチック壁部分は、前記第３プラスチック壁部分の前記第１セクションと境を接して配置されるもう１つのペデスタル・セクションを有し、前記もう１つのペデスタル・セクションは、前記第２外部表面から始まり、前記第２外部表面に対向し、かつ前記第３内部表面から離れて配置されるもう１つのペデスタル表面へと伸び、前記もう１つのペデスタル表面はメッキ可能である第３プラスチック壁部分；
前記第３プラスチック壁部分の前記もう１つのペデスタル・セクションを貫通して配置され、前記第２外部表面と前記もう１つのペデスタル表面との間に伸びるもう１つのバイアであって、その上部に載置され、前記第２外部表面および前記もう１つのペデスタル表面へと伸びて、これらを結合するもう１つの熱伝導性材料を有するもう１つのバイア；および
前記もう１つのペデスタル表面に結合されて配置されるもう１つの発熱部材；
によってさらに構成されることを特徴とするプラスチック・ハウジング・アセンブリ。
【請求項２１】
前記もう１つの発熱部材は、もう１つのパワー・トランジスタによって構成されることを特徴とする請求項２０記載のプラスチック・ハウジング・アセンブリ。
【請求項２２】
前記もう１つのパワー・トランジスタは、前記もう１つのペデスタル表面の前記もう１つの熱伝導性材料に、もう１つの半田接続によって結合されることを特徴とする請求項２１記載のプラスチック・ハウジング・アセンブリ。
【請求項２３】
前記基板は、前記もう１つのペデスタル表面の前記もう１つの熱伝導性材料に、第３半田接続によって結合され、前記もう１つのパワー・トランジスタは、第４半田接続によって前記基板に結合されることを特徴とする請求項２２記載のプラスチック・ハウジング・アセンブリ。
【請求項２４】
前記基板は、それを貫通して配置され、前記第３半田接続と前記第４半田接続とを熱的に接続するもう１つの金属化バイアを有することを特徴とする請求項２３記載のプラスチック・ハウジング・アセンブリ。
【請求項２５】
前記もう１つの発熱部材は、前記電気接続部分と電気的に接続されることを特徴とする請求項２４記載のプラスチック・ハウジング・アセンブリ。
【請求項２６】
前記もう１つの熱伝導性材料は、金属から成ることを特徴とする請求項２５記載のプラスチック・ハウジング・アセンブリ。
【請求項２７】
前記第２外部表面に接触して配置される電気絶縁材料によってさらに構成されることを特徴とする請求項２６記載のプラスチック・ハウジング・アセンブリ。
【請求項２８】
前記電気絶縁材料は、接着性材料であることを特徴とする請求項２７記載のプラスチック・ハウジング・アセンブリ。
【請求項２９】
前記電気絶縁材料に接触して配置される金属板によってさらに構成されることを特徴とする請求項２８記載のプラスチック・ハウジング・アセンブリ。
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、一般に、電子制御モジュールのハウジングの領域に関し、詳しくは、これらのハウジングのヒートシンク構造に関する。
【０００１】
（従来の技術）
現代の電子制御モジュール製品は一般に、基板（プリント回路板であることが多い）に取り付けられた回路部材を用いて構築される。これらの制御モジュールの一部は、成形プリント回路板を用いて構築される。成形プリント回路板は、一般にツーカラー・（two-color）プラスチックと称されるものを用いて作製できる。この種の構造では、ツー・プラスチックは、適切な形状に順次成形されて、回路部材を保持する。ツー・プラスチック材料の１つは、金属でメッキでき、金属は、いったん半田付けされると、回路部材を物理的に捕捉するように働いて、これを電気的に接続する。
【０００２】
ツーカラー・プラスチック工程の特徴は、上記の基板を封入するためのハウジングを構築するのに使用できることである。実際、基板およびハウジングは、２つの別個の部材ではなく、１つの物理的部材として作製できる。この種の構造は、成形回路基板（Molded Interconnect Device（ＭＩＤ））と称されることが多い。
【０００３】
制御モジュールの重要な性能要件は、大量のエネルギーを伝達することである。このようなエネルギーを伝達する一方で、これらの回路部材の一部、一般にはパワー・トランジスタにより、これら回路部材の非効率性の副産物として熱が発生する。熱は、制御モジュールのすべての回路部材の寿命を大幅に短縮する可能性があり、そのため、これらの回路部材から熱を移して逃す機構が必要である。プラスチックは、熱の効率的な伝導体ではない。
【０００４】
熱を伝導する従来のアプローチは、パワー・トランジスタ（およびその他の発熱部材）と緊密に熱的に結合されるヒートシンク構造を含む。これらのヒートシンクは、非発熱回路部材から発生した熱を分離するように、また、発熱部材から効率的に熱を除去するように物理的に配置される。一般に、ヒートシンクは、金属材料によって構築される。
【０００５】
金属ヒートシンクを有する電子制御モジュールを製造するのは面倒である。１つには、独立した部材は、制御モジュールに組み立てる必要がある。制御モジュールの製造中、制御モジュールの寿命の間、発熱回路部材と、金属ヒートシンクとの効率的な熱的結合を管理し、保証するのは、どう贔屓目に見ても難しい。さらに、金属ヒートシンクは、制御モジュールに望ましくない質量を付加し、これは、自動車用途など、望ましくない振動および衝撃環境において、発熱回路部材と金属ヒートシンクとの間の結合の物理的障害のために、制御モジュールの有効寿命を大幅に短縮する可能性がある。
【０００６】
さらに、金属ヒートシンクが熱的に効率良くなるためには、それらは、一般に、発熱回路部材と、制御モジュールの外部表面との間に取り付けられる。このような配置は、自動車環境に見えとめられる因子など、外部汚染因子を防ぐために封止するのが難しい。
【０００７】
種々の発熱回路部材間の電気的分離も、多くの用途において重要である。従来、独立したヒートシンク、または電気分離装置が、このような電気的分離を実施するのに用いられる。電気的分離装置は、構造の熱的非効率性を付加する。
【０００８】
熱効率の良い電気的分離を有する単純かつ最低限の部材、すなわち、制御モジュールをパッケージングするための環境的に強固で高信頼性のヒートシンク解決策が必要とされる。
【０００９】
（好適な実施例の説明）
プラスチック・ハウジング・アセンブリは、メッキ不能のプラスチック壁部分と、メッキ不能のプラスチック壁部分と境を接する形で配置されるメッキ可能プラスチック壁部分とを有して構築される。メッキ可能プラスチック壁部部分は、外部表面から始まって、壁を貫通して内部表面へと伸びるように配置されるバイアを有する。発熱部材は、第２内部表面と結合されて配置される。バイアと、メッキ可能プラスチック壁部分の内部表面、および外部表面のメッキ可能プラスチック壁部分は、金属でメッキされて、発熱部材から発生された熱が、内部表面のメッキ可能プラスチック壁部分から、メッキ可能プラスチック壁部分の外部表面へと伝わって逃れる。本発明は、図面を参照して、さらに理解できる。
【００１０】
図１は、本発明の第１実施例による一体型のヒートシンクを有する成形ハウジングの断面図である。本質的に、この実施例は、メッキ可能プラスチックと、メッキ不能プラスチックとをハウジング構成内に混在させることによって、制御モジュールのパッケージングのための熱効率が良く、しかも高信頼性のヒートシンク解決策を提供する。
【００１１】
図１において、第１プラスチック壁部分１０１は、第１外部表面１０３から始まって、第１外部表面１０３と対向する方向で、第１内部表面１０５へと伸びる。第１外部表面１０３および第１内部表面１０５はともに、メッキ不能である。このメッキ不能材料は、多くの異なるプラスチックから作ることができる。一般に、熱硬化性材料が使用されるが、熱可塑性型材料など他の材料も使用できる。
【００１２】
第２プラスチック壁部分１０７は、第１プラスチック壁部分１０１と境を接して配置される。実際には、第１プラスチック壁部分１０１は、最初に、モールド内に注入され、その後直ぐに、第２プラスチック壁部分１０７が連続して注入されるか、またはその逆になる。第２プラスチック壁部分１０７は、第１プラスチック壁部分１０１の第１外部表面１０３に隣接して配置される第２外部表面１１１から始まり、第１プラスチック壁部分１０１の第１内部表面１０５に隣接して配置される第２内部表面１１３へと伸びる。第２プラスチック壁部分１０７の第２外部表面１１１と第２内部表面１１３はともに、メッキ可能である。第２プラスチック壁部分１０７は一般に、熱硬化性材料を用いて作られるが、熱可塑性材料も使用できる。
【００１３】
注入されたプラスチックを保持するのに使用されるモールドは、第２プラスチック壁部分１０７を貫通するバイア１１５を作製する機構を含む。このバイア１１５は、第２外部表面１１１と第２内部表面１１３との間に伸びる。注入後工程において、バイア１１５，第２外部表面１１１および第２内部表面１１３がメッキされる。一般に、この熱伝導性材料１１７は銅であるが、他の任意の熱伝導性および／または導電性材料としてもよい。
【００１４】
発熱部材１１９は、第２内部表面１１３と結合して配置される。図１に示されるように、バイア１１５は、発熱部材１１９からより効果的に熱を伝導して逃すアレイとして配置できる。一般的な用途では、発熱部材１１９は、パワー・トランジスタであり、パワー・トランジスタは、第２内部表面１１３の熱伝導性材料１１７に、半田接続１２１により結合される。
【００１５】
次に、第２実施例が、電気的分離を必要とする複数の発熱部材を含んで、記載される。
【００１６】
図２は、本発明の第２実施例による一体型のヒートシンクを有する成形ハウジングの断面図である。
【００１７】
この実施例で、プラスチック・ハウジング・アセンブリは、第１セクション１０１’’を有する第１プラスチック壁部分１０１を用いて構築され、第１セクション１０１’’は、第１外部表面１０３から始まって、第１実施例と同様に、第１外部表面１０３に対向する方向で、第１内部表面１０５へと伸びる。第１プラスチック壁部分１０１はまた、第２セクション１０１’を有し、これは、第１外部表面１０３から始まり、第１外部表面１０３と対向する方向で、かつ第１内部表面１０５から離れた第３内部表面１０５’へと伸びる。ここで、第１外部表面１０３，第１内部表面１０５および第３内部表面１０５’はすべてメッキ不能である。
【００１８】
第２プラスチック壁部分１０７は、第１プラスチック壁部分１０１の第１セクション１０１’’と境を接して（１０９）配置される第１セクション１０７’を有する。第２プラスチック壁部分１０７の第１セクション１０７’は、第１プラスチック壁部分１０１の第１セクション１０１’’の第１外部表面１０３に隣接して配置される第２外部表面１１１から始まって、第１プラスチック壁部分１０１の第１セクション１０１’’の第１内部表面１０５に隣接して配置される第２内部表面１１３’へと伸びる。第２プラスチック壁部分１０７は、第２プラスチック壁部分１０７の第１セクション１０７’と境を接して配置されるペデスタル（pedestal）セクション１０７’’を有する。ペデスタル・セクション１０７’’は、第２外部表面１１１から始まって、第２外部表面１１１と対向し、かつ第２内部表面１１３’から離れて配置されるペデスタル表面１１３’’へと伸びる。ペデスタル表面１１３’’はメッキ可能である。
【００１９】
図２では、バイア１１５は、第２プラスチック壁部分１０７のペデスタル・セクション１０７’’を貫通して、第２外部表面１１１とペデスタル表面１１３’’の間に伸びるように配置され、バイア１１５は、その上に載置されて、第２外部表面１１１とペデスタル表面１１３’’との間に伸びる熱伝導性材料１１７を有する。また、第２外部表面１１１とペデスタル表面１１３’’はともに、その上部に載置される熱伝導性材料１１７を有して、第２外部表面１１１とペデスタル表面１１３’’との間に、連続した低抵抗性の熱的経路が存在するようにする。
【００２０】
次に、第１実施例と同様、発熱部材１１９が、半田またはその他の適切な材料を用いて、ペデスタル表面１１３’’に結合して配置される。
【００２１】
構造のもう１つの部分は、第３プラスチック壁部分２１３から成り、これは、第１プラスチック壁部分１０１の第１セクション１０１’’と境を接して（２１７）配置される第１セクション２１５を有する。第３プラスチック壁部分２１３の第１セクション２１５は、第１プラスチック壁部分１０１の第１セクション１０１’’の第１外部表面１０３に隣接して配置される第２外部表面１１１から始まり、第１プラスチック壁部分１０１の第１セクション１０１’’の第１内部表面１０５に隣接して配置される第３内部表面２１９へと伸びる。第３プラスチック壁部分２１３は、第３プラスチック壁部分２１３の第１セクション２１５と境を接して配置されるもう１つのペデスタル・セクション２２１を有する。もう１つのペデスタル・セクション２２１は、第２外部表面１１１から始まり、第２外部表面１１１と対向し、かつ第３内部表面２１９から離れて配置されるもう１つのペデスタル表面２２３へと伸びる。もう１つのペデスタル表面２２３もメッキ可能である。
【００２２】
もう１つのバイア、またはバイアのアレイ２２４は、第３プラスチック壁部分２１３のもう１つのペデスタル・セクション２２１を貫通して、第２外部表面１１１ともう１つのペデスタル表面２２３との間に伸びるように配置される。もう１つのバイア２２４は、その上部に載置されて、第２外部表面１１１ともう１つのペデスタル表面２２３へと伸びてこれらを結合するもう１つの熱伝導性材料２２２を有する。
【００２３】
次に、もう１つの発熱部材２２５が、もう１つのペデスタル表面２２３に結合されて配置される。ここで、もう１つの発熱部材２２５は、もう１つのパワー・トランジスタであり、これは、もう１つのペデスタル表面２２３のもう１つの熱伝導性材料２２２に、もう１つの半田接続１２１’によって結合される。
【００２４】
第１プラスチック壁部分１０１の第１セクション１０１’’は、発熱部材１１９，２２５を電気的に分離する働きをする。
【００２５】
あるいは、この第２実施例では、発熱部材１１９，２２５は、基板２０１を介して、それぞれのペデスタル表面１１３’’，２２３に結合される。基板２０１は、ペデスタル表面１１３’’の熱伝導性材料１１７に、第１半田接続１２１によって結合され、発熱部材１１９は、第２半田接続２０３によって、基板２０１に結合される。金属化バイア２０５は、第１半田接続１２１および第２半田接続２０３を熱的に接続する。この構成において、基板２０１は、第３半田接続１２１’によって、もう１つのペデスタル表面２２３のもう１つの熱伝導性材料２２２に結合され、もう１つのパワー・トランジスタ２２５は、第４半田接続２２７によって、基板２０１に結合される。基板２０１は、それを貫通して配置され、第３半田接続１２１’と第４半田接続２２７とを熱的に接続するもう１つの金属化バイア２２９を有する。
【００２６】
プラスチック・ハウジング・アセンブリはまた、発熱部材１１９を電気接続部分２０７と電気的に接続するために（２０９）、第１プラスチック壁部分１０１を貫通して伸びるように配置される電気接続部分２０７を含み、もう１つの発熱部材２２５は、電気接続部分２０７と電気的に接続される（２３１）。
【００２７】
さらに、電気絶縁材料２７６が、第１外部表面１０３および第２外部表面１１１に接触して配置されて、電気分離障壁を形成できる。電気絶縁材料２７６は、接着性材料であることが望ましい。また、金属板２７８が、電気絶縁材料２７６に接触して配置できる。これは、より迅速な熱拡散を実施し、かつ熱的質量を付加して、熱過渡を吸収して、これにより、発熱部材１１９の温度上昇を最小限に押さえるために行われる。電気絶縁材料２７６は、部材１１９，２２５に関連する回路の異なる電位を分離するために使用される。
【００２８】
あるいは、電気的分離が不要な場合には、金属板２７８は、第２外部表面１１１がすべて同一の電位であれば、第２外部表面１１１に接触して配置できる。より迅速な熱拡散および熱的質量を追加して熱過渡を吸収する目的においては、発熱部材１１９の温度上昇を最小限に抑える。
【００２９】
またバイア１１５，２２４は、より優れた熱伝導性能を得るために、個別のバイアから成るアレイによって構成されても良いことに注意されたい。
【００３０】
上記の構造は、熱効率の良い電気的分離を有する単純かつ最小限の部材、すなわち、制御モジュールのパッケージングにとって環境に対し強固で、かつ高信頼性のヒートシンク解決策を提供する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施例による一体型のヒートシンクを有する成形ハウジングの断面図である。
【図２】 本発明の第２実施例による一体型のヒートシンクを有する成形ハウジングの断面図である。
【符号の説明】
１０１・・・・・第１プラスチック壁部分
１０３・・・・・第１外部表面
１０５・・・・・第１内部表面
１０７・・・・・第２プラスチック壁部分
１１１・・・・・第２外部表面
１１３・・・・・第２内部表面
１１５・・・・・バイア
１１９・・・・・発熱部材
１０１’・・・・・第１プラスチック壁部分の第２セクション
１０１’’・・・・・第１プラスチック壁部分の第１セクション
１０７’・・・・・第２プラスチック壁部分の第１セクション
１０７’’・・・・・ペデスタルセクション
２１３・・・・・第３プラスチック壁部分
２１５・・・・・第３プラスチック壁部分の第１セクション
２２１・・・・・第３プラスチック壁部分のペデスタルセクション
２２４・・・・・バイア
２２５・・・・・発熱部材
【図１】
0004312960.tif 000002
【図２】
0004312960.tif 000003