図面 (/)

技術 メカトロニクスコンポーネントおよびその製造方法

出願人 コンティテミックマイクロエレクトロニックゲゼルシャフトミットベシュレンクテルハフツング
発明者 アンドレアスアルベアトアンドレアスプラッハトーマスシュミットベアンハートシューフマーティンシュタイナウマティアスシュトレッカーマティアスヴィーチョレク
出願日 2016年2月1日 (3年10ヶ月経過) 出願番号 2017-541950
公開日 2018年4月26日 (1年7ヶ月経過) 公開番号 2018-511932
状態 特許登録済
技術分野 印刷回路の非金属質の保護被覆 電気装置のための箱体 半導体又は固体装置の封緘,被覆構造と材料 半導体または固体装置の組立体 半導体または固体装置の封緘、被覆の形成
主要キーワード 電気的接続要素 差込過程 パワーコンポーネント ピストンシステム 支持体プレート 素材結合 プラスチック外被 電気的接触接続
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2018年4月26日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (6)

課題・解決手段

本発明は、少なくとも1つの実装される平面側を備えた支持体プリント回路基板(1)を含んでいる、メカトロニクスアセンブリ(E)に関しており、この平面側には、以下の複数のコンポーネント、すなわち、複数の電子部品と、少なくとも1つの電子部品を機械的に固定するための少なくとも1つの機械的挿入部品(4.1,8)と、が配置されている。本発明によれば、一体的に構成されたカプセル封止部(12)が設けられており、このカプセル封止部(12)は、支持体プリント回路基板(1)の実装される平面側に配置される全てのコンポーネントを、形状結合的にかつ素材結合的に取り囲んでいる。本発明は、さらにメカロトニクスアセンブリ(E)を製造するための方法に関している。

概要

背景

概要

本発明は、少なくとも1つの実装される平面側を備えた支持体プリント回路基板(1)を含んでいる、メカトロニクスアセンブリ(E)に関しており、この平面側には、以下の複数のコンポーネント、すなわち、複数の電子部品と、少なくとも1つの電子部品を機械的に固定するための少なくとも1つの機械的挿入部品(4.1,8)と、が配置されている。本発明によれば、一体的に構成されたカプセル封止部(12)が設けられており、このカプセル封止部(12)は、支持体プリント回路基板(1)の実装される平面側に配置される全てのコンポーネントを、形状結合的にかつ素材結合的に取り囲んでいる。本発明は、さらにメカロトニクスアセンブリ(E)を製造するための方法に関している。

目的

本発明が基礎とする課題は、改善されたメカトロニクスアセンブリならびに該メカトロニクスアセンブリを製造するための方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

(分野番号表示ON)※整理標準化データをもとに当社作成

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

少なくとも1つの実装される平面側を備えた支持体プリント回路基板(1)を含んでいる、メカトロニクスアセンブリ(E)であって、前記平面側には、以下の複数のコンポーネント、すなわち、−複数の電子部品と、−前記支持体プリント回路基板(1)上で、少なくとも1つの電子部品を機械的に固定するための少なくとも1つの機械的挿入部品(4.1,8)と、が配置されている、メカトロニクスアセンブリ(E)において、一体的に構成されたカプセル封止部(12)が設けられており、前記カプセル封止部(12)は、前記支持体プリント回路基板(1)の実装される平面側に配置される全てのコンポーネントを、形状結合的にかつ素材結合的に取り囲んでいる、ことを特徴とする、メカトロニクスアセンブリ(E)。

請求項2

前記カプセル封止部(12)は、硬化可能なカプセル封止材料(M)から形成されている、請求項1記載のメカトロニクスアセンブリ(E)。

請求項3

前記硬化可能なカプセル封止材料(M)は、熱硬化性樹脂を含んでいる、請求項2記載のメカトロニクスアセンブリ(E)。

請求項4

前記硬化可能なカプセル封止材料(M)は、少なくとも1つの無機充填材を備えている、請求項2または3記載のメカトロニクスアセンブリ(E)。

請求項5

前記カプセル封止部(12)は、少なくとも1つの補強リブ(14)を有している、請求項1から4までのいずれか1項記載のメカトロニクスアセンブリ(E)。

請求項6

前記カプセル封止部(12)は、付加的に、前記支持体プリント回路基板(1)の、前記実装される平面側とは反対側の平面側を、少なくとも部分的に取り囲んでいる、請求項1から5までのいずれか1項記載のメカトロニクスアセンブリ(E)。

請求項7

電子アセンブリ(2.1)を備えた電気回路装置(2)と、少なくとも1つのセンサ(3,4)と、を含んでいる、請求項1から6までのいずれか1項記載のメカトロニクスアセンブリ(E)。

請求項8

前記電気回路装置(2)の間に、プリント回路基板要素(1.1)が配置されている、請求項7記載のメカトロニクスアセンブリ(E)。

請求項9

メカトロニクスアセンブリ(E)を製造するための方法であって、支持体プリント回路基板(1)の少なくとも1つの平面側に、複数の電子部品が実装され、前記複数の電子部品のうちの少なくとも1つは、少なくとも1つの機械的挿入部品(4.1,8)によって、前記支持体プリント回路基板(1)の前記平面側に機械的に固定される方法において、前記少なくとも1つの機械的挿入部品(4.1,8)を含めて前記複数の電子部品が、硬化可能なカプセル封止材料(M)を備え、前記カプセル封止材料(M)は、硬化時に、前記電子部品および前記少なくとも1つの機械的挿入部品(4.1,8)と、形状結合的にかつ素材結合的に接続し、これらと一体的にカプセル封止されることを特徴とする方法。

請求項10

前記硬化可能なカプセル封止材料(M)は、金型(13)内に充填され、前記支持体プリント回路基板(1)の前記実装される平面側が前記金型(13)内に浸漬される、請求項9記載の方法。

請求項11

前記硬化可能なカプセル封止材料(M)は、前記支持体プリント回路基板(1)の前記実装される平面側に射出される、請求項9記載の方法。

技術分野

0001

本発明は、請求項1の上位概念によるメカトロニクスアセンブリに関する。本発明はさらに、請求項9の上位概念によるメカトロニクスアセンブリを製造するための方法に関する。

0002

集積回路の形態のメカトロニクスアセンブリは、通常は、支持体プリント回路基板上で1つの電気回路装置統合される複数の電子部品と、例えば複数のセンサが取り付けられている機械部品とを含んでいる。代替的に、これらの電子部品は、パッケージング内に存在している打ち抜き格子に結合されていてもよい。従来技術によれば、これらのメカトロニクスアセンブリは、例えばアルミニウムから成り、かつ当該メカトロニクスアセンブリの機械的安定化と熱放出とに用いられるベースプレート上に、接続要素を用いて取り付けられている。この種のメカトロニクスアセンブリは、例えば、自動車内の制御機器、例えば、変速機制御機器として使用される。

0003

これらの制御機器は、通常、カバーを用いて、外的影響、例えばトランスミッションオイルから保護される。この場合は、支持体プリント回路基板とカバーとの間で、封止接着剤結合または素材結合的な接続が使用される。

0004

例えば、支持体プリント回路基板上に配置されている、モジュラ式の電子アセンブリおよび複数の電子コンポーネントは、それぞれ別個ハウジングによって包含されている。

0005

電子アセンブリおよび電子コンポーネントの電気的接触接続は、例えば型穴の型分離線に沿って引き出されている複数の電気的端子ピンを有する打ち抜き格子を介して行われる。代替的に、この電気的接触接続は、プラスチック製ハウジングから突出したプリント回路基板要素の裏側接触接続を用いて行われる。

0006

プラスチックによって包含された電子コンポーネントの寸法は、マイクロチップ用の数mmから、様々な回路支持体上の電子回路体用の数cmまでの範囲にある。メカトロニクスアセンブリのモジュラ式の実行の場合、外方へ引き出される電気的端子を、金属屑および/または攻撃的媒体から保護しなければならない。このことは、コーティング、付加的なプラスチック部品またはカバーを用いて可能である。しかしながら、これにより、製造コストの増加が生じる。

0007

本発明が基礎とする課題は、改善されたメカトロニクスアセンブリならびに該メカトロニクスアセンブリを製造するための方法を提供することにある。

0008

メカトロニクスアセンブリに関しては、前記課題は、請求項1に記載された特徴によって解決され、方法に関しては、請求項9に記載された特徴を有する方法によって解決される。

0009

本発明の有利な態様は従属請求項の対象である。

0010

メカトロニクスアセンブリは、少なくとも1つの実装される平面側を備えた支持体プリント回路基板を含んでおり、
前記平面側には、以下の複数のコンポーネント、すなわち、
−複数の電子部品と、
−前記支持体プリント回路基板上で少なくとも1つの電子部品を機械的に固定するための少なくとも1つの機械的挿入部品と、が配置されている。本発明によれば、一体的に構成されたカプセル封止部が設けられており、このカプセル封止部は、実装される平面側に配置される全てのコンポーネントを、形状結合的にかつ素材結合的に取り囲んでいる。

0011

メカトロニクスアセンブリは、特に自動車用の制御機器、例えば変速機制御機器として適している。

0012

支持体プリント回路基板は、ここでは回路支持体として構成されており、この場合、複数の電子部品が、パッケージングされていない半導体コンポーネントの形態で(これは「ベア・ダイ」としても公知である)、かつ/またはパッケージングされている半導体コンポーネントとして、支持体プリント回路基板の平面側に直接配置されている。パッケージングされていない半導体コンポーネントは、例えばボンディングワイヤのような電気的接続要素および導電性接着剤を用いて、当該支持体プリント回路基板と結合され、さらにそれによって、その上に配置されている複数の電子部品とも結合される。パッケージングされている半導体コンポーネントは、カプセル封止材料射出成形により形成された被覆体もしくはハウジングを用いて、外的影響から保護され、かつ任意の接続部を介してはんだ付け過程または差込過程を用いて支持体プリント回路基板に結合され、かつそれによって他のコンポーネントに結合されている、複数の電子部品である。これらの電子部品を、支持体プリント回路基板上に配置するために、3つの手段が存在している。一方では、支持体プリント回路基板上に、パッケージングされているコンポーネントおよび/またはパッケージングされていないコンポーネントの形態で、直接配置する。また他方では、パッケージングされていないコンポーネントを、プリント回路基板要素、例えばHDIプリント回路基板上に実装し、さらにこれを、支持体プリント回路基板上に、接着剤、例えば熱伝導性接着剤を用いて、素材結合的に結合させることが考えられる。

0013

少なくとも1つの機械的挿入部品は、ここでは、支持体プリント回路基板上での電子部品の位置を固定する機械的固定要素である。この機械的挿入部品は、電子部品の電気的接触接続および/または補強のために、付加的に使用され得る。例えば、機械的挿入部品は、センサドームである。

0014

カプセル封止部は、支持体プリント回路基板の実装される平面側の全てのコンポーネントを完全にかつ一体的に取り囲む。それにより、これらの電子部品、少なくとも1つの機械的挿入部品ならびにこれらの電子部品の電気的接触接続のための全てのさらなる接続要素が、例えば金属屑、トランスミッションオイルのような外的影響から保護される。カプセル封止部の一体的な構成に基づいて、これらの電子部品の間の介在空間密封される。それにより、境界面の開放が回避される。それにより、カプセル封止部を用いて、メカトロニクスアセンブリのために、電子回路保護およびハウジング構想と、従来技術に比べて低減された所要空間との最適な組み合わせが可能となる。さらにこのカプセル封止部に基づいて、相互に密封されなければならない複数のハウジングの使用に対する封止機能が著しく向上する。

0015

好ましくは、カプセル封止部は、硬化可能なカプセル封止材料から形成されており、それによってカプセル封止部とコンポーネントとの間の形状結合および素材結合が特に容易に形成可能である。

0016

本発明の一態様では、硬化可能なカプセル封止材料は、電気的絶縁特性を有する熱硬化性樹脂を含み、それによって、電子部品間短絡が回避される。この熱硬化性樹脂は、例えば、エポキシ基ポリマーである。

0017

本発明の好ましい態様によれば、カプセル封止材料は、少なくとも1つの無機充填材を備えている。この無機充填材として、例えば二酸化ケイ素または酸化アルミニウムが適している。それにより、カプセル封止部の熱膨張係数は、当該カプセル封止部の歪みが回避されるかまたは少なくとも低減できるように、支持体プリント回路基板に、特に支持体プリント回路基板に含まれる材料に、適合化させることが可能になる。同様に、カプセル封止部の熱膨張率も、熱的特性、特に熱膨張率、剛性およびガラス転移温度を介して適合化可能である。

0018

本発明のさらなる態様では、カプセル封止部は、少なくとも1つの補強リブを有する。

0019

この補強リブは、例えばハニカム構造の形態または交差リブの形態で実行されている。代替的に、他の幾何学的形態および/または複数の補強リブも考えられる。補強リブは、メカトロニクスアセンブリの補強を可能にし、これによって従来技術で記載したベースプレート、特にアルミニウム基板は、省略することができる。それにより、取り付け中および/または動作中の高い機械的応力のもとでもメカトロニクスアセンブリの機械的な安定性保証される。代替的にまたは付加的に、他の補強構造、例えばプラスチックの射出成形によりこのプラスチックで取り囲まれた金属格子または金属プレートを配置することが可能である。

0020

本発明のさらなる態様では、カプセル封止部は、付加的に、支持体プリント回路基板の、実装される平面側とは反対側の平面側を少なくとも部分的に取り囲んでいることが想定される。それによって、このカプセル封止部は、付加的に、実装されていない裏面側の強化と保護に、例えば金属屑ガードとして用いられる。代替的に、裏面側にも、カプセル封止部を用いて外的影響から保護されている1つの電子部品または複数の電子部品、例えばセンサを配置してもよい。

0021

本発明の一態様によれば、メカトロニクスアセンブリは、電気回路装置と少なくとも1つのセンサとを含む。

0022

電子回路装置は、例えばモジュラ式に構成され、電気的に相互に接続され1つの回路に統合されている複数の構成部品を含んでいる。少なくとも1つのセンサとして、例えばホールセンサおよび/または圧力センサ使用可能である。付加的に、メカトロニクスアセンブリは、電子コンポーネントをさらなる電子コンポーネントに電気的に接触接続させるための複数の電気的接続要素、例えば自動車の変速機通電部品を含む。

0023

本発明のさらなる態様によれば、電子回路装置と支持体プリント回路基板との間に、例えばHDIプリント回路基板を示すプリント回路基板要素が配置されている。このプリント回路基板要素は、支持体プリント回路基板と、接着剤、例えば熱伝導性接着剤を用いて素材結合的に接続可能である。この電子回路装置は、この場合、例えばパッケージングされていないコンポーネント、特にパッケージングされていない半導体コンポーネントを含む。代替的に、電子回路装置は、支持体プリント回路基板上に直接配置することも可能である。このことは、パッケージングされているコンポーネントによっても、パッケージングされていないコンポーネントによっても可能である。

0024

さらに、メカトロニクスアセンブリを製造するための方法が提案されており、この場合、支持体プリント回路基板の少なくとも1つの平面側に、複数の電子部品が実装され、この場合、少なくとも1つの電子部品は、少なくとも1つの機械的挿入部品によって、前記支持体プリント回路基板の前記平面側に機械的に固定される。本発明によれば、複数の電子部品および少なくとも1つの機械的挿入部品が、硬化可能なカプセル封止材料、例えば熱硬化性樹脂、特にエポキシドを備え、このカプセル封止材料は、硬化時に、電子部品および少なくとも1つの機械的挿入部品と、形状結合的にかつ素材結合的に接続し、これらと一体的にカプセル封止される。

0025

この方法は、複数の電子部品を収容するカプセル封止部の製造および支持体プリント回路基板への被着を可能にする。それにより、従来技術に比べて、カプセル封止部のための製造コストおよび材料コストが最適化され得る。さらに、支持体プリント回路基板上の全ての電気的境界面がカプセル封止部を用いて保護されている。

0026

本発明の一態様によれば、硬化可能なカプセル封止材料は、金型内充填され、この場合支持体プリント回路基板の実装される平面側が金型内に浸漬され、この平面側には複数の電子部品ならびに少なくとも1つの機械的挿入部品が配置されている。それにより、硬化されるカプセル封止材料と、複数の電子部品および少なくとも1つの機械的挿入部品との、媒体密で、形状結合的でかつ素材結合的な結合が可能になる。

0027

本発明の代替的な態様によれば、硬化可能なカプセル封止材料は、支持体プリント回路基板の実装される平面側に射出される。

0028

ここでも、硬化されるカプセル封止材料と、複数の電子部品および少なくとも1つの機械的挿入部品との媒体密、形状結合的でかつ素材結合的な結合が可能である。

0029

以下では本発明の実施形態を、図面を参照してより詳細に説明する。

図面の簡単な説明

0030

従来技術によるメカトロニクスアセンブリの概略的断面図
従来技術による代替的メカトロニクスアセンブリの概略的断面図
完成した製品状態での本発明によるメカトロニクスアセンブリの一実施形態の概略的断面図
完成した製品状態での本発明によるメカトロニクスアセンブリの代替的実施形態の概略的断面図
製造ステップ中の図3によるメカトロニクスアセンブリの概略的断面図

0031

相互に対応する部品には、全ての図面において同一の符号が付されている。

0032

図1は、従来技術によるメカトロニクスアセンブリEを断面図で示す。

0033

メカトロニクスアセンブリEは、例えば、自動車用の制御機器として、特に変速機制御機器として設けられている。

0034

メカトロニクスアセンブリEは、ベースプレートGと支持体プリント回路基板1とを含み、この支持体プリント回路基板1は、図示の実施例では、一方の平面側に、第1の機械的挿入部品8を備えた第1のセンサ3と、第2の機械的挿入部品4.1を備えた第2のセンサ4とを有している。このメカトロニクスアセンブリEは、さらに、一方の平面側に被着されたモジュラ式の電気回路装置2を備えたプリント回路基板要素1.1を含んでいる。

0035

ベースプレートGは、支持体プレート1およびプリント回路基板1.1上に配置された複数の電気コンポーネント、ここでは第1および第2のセンサ3,4ならびに電子回路装置2の機械的安定化と加熱のために用いられる。このベースプレートGは、金属製ベースプレート、例えばアルミニウムベースプレートとして実行されていてもよい。

0036

支持体プリント回路基板1は、いわゆるサラウンドフロープリント回路基板として構成され、電気的に接続するための導電性銅線路を備えた少なくとも1つの層を有している。図示されていない実施例では、支持体プリント回路基板1は、両面が実装されていてもよい。

0037

図示の電気回路装置2は、プリント回路基板要素1.1上でモジュラ式に構成されており、電子アセンブリ2.1、例えばトランジスタ電気抵抗メモリモジュール等を含んでいる。

0038

図示の実施例では、電気回路装置2は、2つのボンディングワイヤ2.2を用いて支持体プリント回路基板と導電的に接続されている。このボンディングワイヤ2.2は、例えばアルミニウム太線ボンディングワイヤまたはアルミニウム細線ボンディングワイヤとして実行されている。代替的に、これらのボンディングワイヤ2.2は、金から形成されていてもよい。さらに、2つのボンディングワイヤ2.2の代わりに、唯1つのボンディングワイヤ2.2かまたは3つ以上のボンディングワイヤ2.2が配置されていてもよい。

0039

ベースプレートGへの電気回路装置2の機械的接続は、素材結合を用いて実現されており、この場合は、電気回路装置2が、プリント回路基板要素1.1を介して、ベースプレートGに結合されている。このプリント回路基板要素1.1は、ベースプレートGと、図示の実施例では、接着剤5を用いて、例えば熱伝導性接着剤を用いて素材結合的に結合されている。このプリント回路基板要素1.1は、例えばいわゆるHDIプリント回路基板(高密度接続プリント回路基板)として構成されている。

0040

電気回路装置2は、第1のカバー要素6によって取り囲まれており、この第1のカバー要素6は、電気回路装置2ならびにボンディングワイヤ2.2を包含するようにして、支持体プリント回路基板1の平面側に配置されている。この第1のカバー要素6は、この場合摩擦結合的に、かつ/または形状結合的に、かつ/または素材結合的に、支持体プリント回路基板1の平面側に結合されている。図示の実施例では、支持体プリント回路基板1の平面側と、第1のカバー要素6との間の接続領域が、第1の封止要素7を備えている。この第1の封止要素7は、この場合固体封止部または代替的に射出封止部として、あるいは接着剤として構成されていてもよい。

0041

第1のセンサ3は、支持体プリント回路基板1の平面側で、電気回路装置2から離間されて配置され、例えばホールセンサ、圧電センサ等として実行されている。第1の機械的挿入部品8は、ハイブリッド射出成形部品として構成され、第1のセンサ3の電気的接触接続と機械的固定のための金属製支持体8.1と、第1の機械的挿入部品8の一部を電気的に絶縁するプラスチック外被8.2とを含んでいる。この第1の機械的挿入部品8は、この場合、支持体プリント回路基板1の平面側と、素材結合的に、かつ/または摩擦結合的に、かつ/または形状結合的に、結合されている。

0042

第1のセンサ3は、本願実施例では、プラスチック外被8.2に配置されている第2のカバー要素9によって、第1の機械的挿入部品8と一緒に取り囲まれている。この第2のカバー要素9は、ここでは、摩擦結合的に、かつ/または形状結合的に、かつ/または素材結合的に、第1の機械的挿入部品8に結合されている。

0043

第2のセンサ4は、支持体プリント回路基板1の平面側で、第1のセンサ3から離間して配置され、例えば圧力センサ等として実行されている。図示の実施例では、第2の機械的挿入部品4.1は、バスバーとして構成されており、該バスバーを用いて、第2のセンサ4は、支持体プリント回路基板1と機械的にかつ導電的に接続されている。このバスバーは、例えばフィルムまたはカバー要素材料の射出成形によりこのカバー要素材料により取り囲まれた打ち抜き格子であってもよい。

0044

第2のセンサ4は、第2の機械的挿入部品4.1と一緒に第3のカバー要素10によって取り囲まれており、この第3のカバー要素10は、素材結合的に、かつ/または形状結合的に、かつ/または素材結合的に、支持体プリント回路基板1の平面側に結合されている。第1のカバー要素6に類似して、この第3のカバー要素10は、第2の封止要素11を備えており、この第2の封止要素11は、本願実施例では、支持体プリント回路基板1の平面側と第3のカバー10との間の接続領域に配置されている。この第2の封止要素11は、第1の封止要素7に類似して、固体封止部または代替的に射出封止部として、あるいは接着剤として、構成されていてもよい。

0045

これらのカバー要素6,9,10は、支持体プリント回路基板1上の複数のコンポーネントを、外的影響から保護するのに用いられる。換言すれば、電気回路装置2、第1のセンサ3および第2のセンサ4、ならびに機械的挿入部品4.1,8は、別個のカバー要素6,9,10を用いて、例えばトランスミッションオイルから保護されている。これらのカバー要素6,9,10の封止のために、第1の封止要素7、第2の封止要素11、ならびにプラスチック外被8.2と第2のカバー要素9との間の素材結合的な接続が設けられている。

0046

図2は、図1と類似の構造を有する従来技術によるメカトロニクスアセンブリEの断面図を示す。

0047

ここでの違いは、電気回路装置2が、プリント回路基板要素1.1上で、第1のカバー要素6の代わりに、プラスチック被包部6.1を用いて保護されている点である。プリント回路基板要素1.1は、接着剤5(ここでも熱伝導性接着剤)を用いて、ベースプレートGと素材結合的に結合する。支持体プリント回路基板1に対する電気的接触接続は、本願の描写によれば、打ち抜き格子または可撓性フィルムを介して行われる。代替的にこの電気的接触接続は、例えばはんだ付けを用いた支持体プリント回路基板1との直接的な接触接続のために、プリント回路基板要素1.1からの引き出しを介して行うことも可能である。このメカトロニクスアセンブリEの残りの構造は、図1に類似している。

0048

部品の低減と、メカトロニクスアセンブリEのコンポーネントの媒体密でかつ耐熱的な封止のために、本発明は、一体的に構成されたカプセル封止部12を想定し、このカプセル封止部12は、支持体プリント回路基板1上に配置された全てのコンポーネントを一緒に包含している。図示の実施例に関して、このことは、電気回路装置2、第1のセンサ3および第2のセンサ4、ならびにそれらの機械的挿入部品4.1,8が、共通のカプセル封止部12によって、外的影響から保護されることを意味している。

0049

それに対して図3は、本発明による、カプセル封止部12を備えたメカトロニクスアセンブリEの一実施例を断面図で示す。この場合、このメカトロニクスアセンブリEは、上述したように、電気回路装置2、第1のセンサ3および第2のセンサ4ならびにそれらの機械的挿入部品4.1,8を含んでいる。さらにカプセル封止部12は、補強リブ14を含んでいる。この補強リブ14は、例えばハニカム構造の形態で、または交差リブの形態で、実行されている。また代替的に、複数の補強リブ14も配置可能である。

0050

カバー要素6,9,10は、ここで配置されていない。それどころか、図示の複数のコンポーネントは、これらのコンポーネントを形状結合的にかつ素材結合的に取り囲んでいる、一体型のカプセル封止部12を用いて、外的影響から保護されている。この場合、電気回路装置2と、機械的挿入部品4.1,8を備えたセンサ3,4との間の介在空間も、カプセル封止部12を用いて密封されており、そのため、開放された境界面の欠如に基づいて、メカトロニクスアセンブリEの、特にその動作中の安全性が、従来技術に比べて改善されている。さらに、補強リブ14を用いることで、べースプレートGを省略することができ、電気コンポーネントの熱放出が、貫通孔部を介して(サーモビアとも称される)行われ得る。

0051

図4は、本発明による、メカトロニクスアセンブリEの代替的実施例を示す。

0052

このメカトロニクスアセンブリEは、図3に示された実施例に類似して、電気回路装置2と、機械的挿入部品4.1,8を備えたセンサ3,4とを含んでいる。

0053

ここでは、電気回路装置2が、図3に示すように、プリント回路基板要素1.1を介して支持体プリント回路基板1と結合されるのではなく、支持体プリント回路基板1の平面側に直接配置され、当該支持体プリント回路基板1と結合されている。電気回路装置2の複数の電子コンポーネントは、支持体プリント回路基板1とはんだ付けまたは接着されており、そのため、電気的相互接続のためのボンディングワイヤ2.2は不要である。ここでも、パッケージングされているかまたはパッケージングされていないコンポーネントを、電子回路装置2のために使用することが可能である。

0054

さらに、電気回路装置2とセンサ3,4、ならびにそれらの機械的挿入部品4.1,8は、図3で既に説明したように、カプセル封止部12によって形状結合的にかつ素材結合的に取り囲まれている。

0055

以下では、カプセル封止部12を、図5に基づいてより詳細に説明する。

0056

図5は、この場合、金型13を用いたカプセル封止部12の製造中の図3によるメカトロニクスアセンブリEの断面図を示す。

0057

この金型13は、支持体プリント回路基板1の実装される平面側の単純化された負の型と、付加的に補強リブ14を成形するための空胴とを有している。

0058

金型13内には、カプセル封止材料Mが存在しており、これは顆粒の形態または液状の形態で当該金型13内に充填され、引き続き加熱もしくは高温化される。カプセル封止材料Mとして、特に、熱硬化性樹脂が提供される。この熱硬化性樹脂は、例えば、エポキシ基のポリマーであり、これは無機充填剤と混合される。無機充填剤としては、例えば二酸化ケイ素または酸化アルミニウムが適している。無機充填剤を用いることにより、充填材の量に依存して、カプセル封止部12の熱膨張係数を、支持体プリント回路基板1、特に支持体プリント回路基板1の材料に適合化させることができ、それによって、カプセル封止部12の歪みを、回避または少なくとも低減させることが可能になる。

0059

カプセル封止部12の製造および被着のために、支持体プリント回路基板1の実装される平面側が金型13内に浸漬され、それによって、電気回路装置2、第1のセンサ3、第2のセンサ4、ならびにそれらの機械的挿入部品4.1,8は、金型13内で液状のカプセル封止材料Mによって完全に取り囲まれる。好ましくは、金型13は、真空に密封される。

0060

液状のカプセル封止材料Mの化学的硬化および冷却の後で、カプセル封止部12は、電気回路装置2、第1のセンサ3、第2のセンサ4、それらの機械的挿入部品4.1,8、ならびに支持体プリント回路基板1の平面側と、形状結合的にかつ素材結合的に結合される。

0061

それにより、唯一のカプセル封止部12を用いて、モジュラ式の電気回路装置2も、支持体プリント回路基板1上で付加的に位置決めされたセンサ3,4およびそれらの機械的挿入部品4.1,8も、被包することが可能になる。

0062

これによって、従来技術に比べて取り付けステップおよび密封対策が低減される。

0063

カプセル封止部12の製造および取り付けのための記載した方法は、圧縮成形としても公知である。代替的に、トランスファ成形も可能であり、この場合は、支持体プリント回路基板1の実装される平面側が、金型13の空胴内に配置され、引き続き、液状の高温下されたカプセル封止材料Mが、注入チャネルまたはチャネル上のピストンシステムを介して金型13内に導入される。ここでは、金型13の真空の密封は不要である。さらに、射出成形も可能であり、この場合は、液状のカプセル封止材料Mは、ゲートを介して、支持体プリント回路基板1上のコンポーネントの周りに射出される。

0064

カプセル封止部12を、いわゆるシートモールディングコンパウンドを用いて支持体プリント回路基板1上に被着させることも考えられる。ここでは、材料は、上述の組成に従って未硬化の状態でフィルムとして、支持体プリント回路基板1の実装される平面側に配置される。熱処理によって、まずシートモールディングコンパウンドの溶融が行われ、この溶融されたシートモールディングコンパウンドが、素材結合的に、支持体プリント回路基板1上の被包すべきコンポーネントの周りに注がれ、引き続き硬化される。これにより、支持体プリント回路基板1上のコンポーネントと、支持体プリント回路基板1自体およびカプセル封止部12との間で媒体密で接着性の結合が可能になる。熱処理は、成形工具を用いて、溶融炉内大気圧にて開始されるか、または真空中でも開始可能である。

0065

製造が完成しているカプセル封止部12を備えた、図3に示されているメカトロニクスアセンブリEでは、カプセル封止部12と、電気回路装置2、センサ3,4およびそれらの機械的挿入部品4.1,8、ならびに支持体プリント回路基板1の平面側との間に、媒体密でかつ耐熱的な結合が実現している。

0066

それにより、本発明は、電子回路の保護と、カプセル封止部12として極めて平坦なハウジングを可能にするハウジング構想との最適な組み合わせを可能にする。その場合、支持体プリント回路基板1上で複数の部品を密封するための部品の数と処理工程の数は、従来技術に比べて低減される。この組み合わせは、図示の解決手段が、例えばセラミックスベース基板が使用される他の制御機器に比べて、ロジックコンポーネントもパワーコンポーネントも含み得る統一的な有機基板技術を使用しているので可能である。これにより、熱膨張の際の違いを小さくすることができる。

0067

本発明のさらなる利点は、共通のカプセル封止部12を用いることにより、歪み(バイメタル効果)および剥離(異なる熱膨張による熱機械的応力)が回避可能かまたは少なくとも低減可能であるということから得られる。

0068

さらに、本発明は、カプセル封止材料Mの粘度に基づいて、支持体プリント回路基板1上で、少なくとも1つの補強パターン配置構成を可能にする。この補強バターンは、本願の実施例では、補強リブ14によって実現されている。

0069

これにより、補強のための図1または図2による金属製ベースプレートGなしのメカトロニクスアセンブリEを実行することが可能になる。カプセル封止部12を備えたメカトロニクスアセンブリEは、例えば、ねじ、リベット、接着剤、ラミネート剤などを用いて、変速機ハウジングまたは油圧プレートに直接取り付けることができる。それにより、取り付け中および/または動作中の高い機械的応力のもとでも、メカトロニクスアセンブリの機械的な安定性が保証される。

0070

廃熱の放出によるメカトロニクスアセンブリEの冷却は、例えば、支持体プリント回路基板1に設けられる前述の貫通孔部(サーモビア)を用いて行うことができる。付加的に冷却は、熱伝導性の高い粒子が充填された熱硬化性樹脂を用いて行うことが可能である。これにより、自動車内のさらなるコンポーネントとの当該メカトロニクスアセンブリEの両面の電気的な接続も考えられる。

0071

さらに、統一的なカプセル封止材料Mの代わりに、熱硬化の下で結合する異なるカプセル封止材料Mを使用することも可能である。これらのカプセル封止材料Mは、異なる特性を、例えば、異なる熱膨張係数、異なる熱伝導性係数、異なるコスト等を有し得る。それにより、カプセル封止部12のために、コスト的に最適な材料の選択が可能になる。

0072

本発明は、さらに、部品およびコストの削減を可能にする。なぜならカプセル封止部12を用いて、通電部品が、空気または周辺大気との化学反応から保護されているからである。それにより、ボンディングワイヤ2.2、金属化部およびさらなる通電部品に対して、金またはアルミニウムなどの高価な材料の代わりに、被覆されていない銅を使用することも可能になる。

0073

それにより、カプセル封止部12を用いて、メカトロニクスアセンブリEの介在空間も被包され、そのため、これらは外的影響に対して、例えばそこから短絡を引き起こしかねない電子部品間の金属屑、ならびに化学的に攻撃的な媒体、例えばトランスミッションオイルに対して保護されている。それにより、従来技術に比べて、電子コンポーネントに対して付加的に、固定要素、接続要素および支持体プリント回路基板1上の自由空間も保護されている。

0074

上述したカプセル封止材料Mの粘度に基づいて、付加的に例えば支持体プリント回路基板1の実装されない平面側が、プラスチック層の形態のカプセル封止部12を備えることが可能である。これにより、実装される平面側のカプセル封止部12の改善された接着ならびにメカトロニクスアセンブリEの付加的補強が結果として生じる。メカトロニクスアセンブリEの両面の被包は、支持体プリント回路基板1内に設けられた凹部によって、またはプリント回路基板要素1.1と支持体プリント回路基板1との間の領域内の凹部によって行うことができる。

0075

さらに、メカトロニクスアセンブリEの両面の被包は、生じ得るはんだ付け境界面のカバーとしても用いることが可能である。これにより、例えば、第1のセンサ3の第1の機械的挿入部品8が、外的影響から、例えば化学的に攻撃的な媒体から保護される。カプセル封止部12は、様々な表面に、異なる強さで接着するので、プリント回路基板表面の付加的なコーティングまたは支持体プリント回路基板1からのカプセル封止部12の剥離の危険性を低減する積極的な対策を行うことが可能である。

0076

支持体プリント回路基板1の実装は、図示の実施例に対して代替的に、観察方向で見て支持体プリント回路基板1の裏側または下側を形成する反対側の平面側においても行うことが可能である。この場合カプセル封止材料Mとして、熱伝導性の高い粒子が充填された熱硬化性樹脂が使用される。それにより、メカトロニクスアセンブリEの冷却が、カプセル封止部12を介して、温度制御ユニット、例えば油圧プレートによって直接的に行われ得る。

0077

さらに、補強構造の他に、支持体プリント回路基板1上でその領域内が開放されているカプセル封止部12内の材料の凹部の形態の中断部分も考えられる。この中断部分は、例えば取り付け目的にまたはプラグインコネクタの電気的端子の収容に用いられる。

0078

1支持体プリント回路基板
1.1プリント回路基板要素
2電気回路装置
2.1電子アセンブリ
2.2ボンディングワイヤ
3 第1のセンサ
4 第2のセンサ
4.1 第2の機械的挿入部品
5接着剤
6 第1のカバー要素
6.1プラスチック被包部
7 第1の封止要素
8 第1の機械的挿入部品
8.1金属製支持体
8.2プラスチック外被
9 第2のカバー要素
10 第3のカバー要素
11 第2の封止要素
12カプセル封止部
13金型
14補強リブ
Eメカトロニクスアセンブリ
Gベースプレート
Mカプセル封止材料
Z 垂直軸

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

関連する公募課題

該当するデータがありません

ページトップへ

技術視点だけで見ていませんか?

この技術の活用可能性がある分野

分野別動向を把握したい方- 事業化視点で見る -

(分野番号表示ON)※整理標準化データをもとに当社作成

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

  • 三菱電機株式会社の「 電力用半導体装置及びその製造方法」が 公開されました。( 2019/09/19)

    【課題】電力半導体モジュールを冷却器へ加圧による低熱抵抗実装し、絶縁固着層の高信頼化を実現した電力用半導体装置を得る。【解決手段】電力半導体モジュール1と、冷却板3とジャケット4とで構成される冷却器6... 詳細

  • 株式会社カミオジャパンの「 筆箱」が 公開されました。( 2019/09/19)

    【課題】 本発明は、表示画面を横方向又は横方向の成分を含む斜め上方に向けた姿勢で携帯端末を配置することのできる筆箱を提供する。【解決手段】 本発明に係る筆箱は、筆記具を収容可能な収容空間及び該収容... 詳細

  • 京セラ株式会社の「 トランスファーコンプレッションモールド法用半導体封止用樹脂組成物及び半導体装置」が 公開されました。( 2019/09/12)

    【課題】トランスファーコンプレッションモールド法で成形した場合、流動性に優れ、金型汚れが少なく、封止時のワイヤの変形を低減できるとともに、狭小部への充填性が良好なトランスファーコンプレッションモールド... 詳細

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

関連する挑戦したい社会課題一覧

この 技術と関連する公募課題

該当するデータがありません

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ