专利名称：用于电路板的保护结构及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种包括电子电路板的电子组件，尤其涉及一种用于电 路板包装的保护结构。
背景技术：
电子电路通常包装在保护壳体中，例如电子电路可能包括用于控制
输入和输出装置的ECU (电子控制单元)，所述输入和输出装置用于通用 发动机和发电机中所用的电子电路。
图1示出典型的传统ECU包装。该ECU包装10包括电路板1、安装 在电路板1上的电子部件2、容纳电路板l的壳体3以及灌封材料6，该 灌封材料6填充在壳体3中以便固定地保持壳体3中的电路板1。例如， 参见日本未审公开的专利申请(特开)No. 59-190086 (专利文献1)。电 子部件2包括大的部件2a，例如变压器和电容器，以及小的部件2b，例 如表面安装的部件和小的分立部件。
图2示出这种包装10是如何被制造的。首先，在电路板1上安装电 子部件2 (ST21)。然后把电路板1放在壳体3中，并且在预定位置临时 固定(ST22)。这可例如通过使端子5穿入形成在电路板1中用于钎焊的 对应孔7中而实现，该端子从在壳体3中嵌入成型的连接器4延伸出(见 图1)。然后把灌封材料6灌注到壳体3中以便完全地覆盖电子部件以及 电路板l (ST23)，在这种状态下使它固化或者凝固(ST24)。
灌封材料6使电子部件2免受振动和潮湿。当不使用灌封材料时， 大的部件2a由于外部的振动会振荡，并且所产生的惯性力可能对大部件 2a和电路板1之间的焊接部分产生不适当的机械应力。当使用灌封材料 6时，即使存在外部振动时电路板2和大部件2a也能相对彼此保持稳定 的关系，并且将大部件2a结合到电路板l的钎焊部分中的机械应力减到最小。
此外，灌封材料6防止电路板1和电子部件2不受潮湿的侵入，并 且防止电流的任何泄露。
专利文献1建议这样将安装在舷外船用发动机的电路板上的电子部 件外部的振动影响减小到最小，即，沿着振动的方向确定支撑电子部件 的电路板的主平面方向。
同时，考虑到材料成本和重量的增加，希望尽量少地使用灌封材料。 未审公幵(特开)的日本专利No. 200-271002 (专利文献2)提出使用两 个单独的电路板，这两个单独的电路板包括第一电路板和第二电路板， 该第一电路板使用灌封材料，以用于保护安装在该电路板上的部件，该 第二电路板仅使用防护涂层，以有效地防止部件部分受到潮湿。
根据在专利文献l中公开的现有技术，必须适当的选择电子部件包 装的方位或安装位置，这对设计造成一些限制。尤其是，在安装空间不 足的应用场合，这种限制高度不利。
根据在专利文献2中公开的现有技术，安装在第二电路板上的部件 没有防止受到外部振动的影响。此外，使用两个单独的电路板会增加材 料和制造成本，并且要求较大的安装空间。
发明内容
考虑到现有技术的这种问题，本发明的主要目的是提供一种用于电 路板的保护结构，它需要的用于保护电路板不受外部振动和潮湿影响的 灌封材料的量较少。
本发明的第二个目的是提供一种用于电路板的保护结构，它使得设 计高度自由，并且提供了对外部振动和潮湿侵入的高水平防护。
根据本发明，所述目的可至少部分地通过提供一种用于电路板的保 护结构实现，该保护结构包括电路板l，该电路板具有安装在其上并且 从其突出的至少一个大的部件2a;容纳电路板的壳体3，该壳体包括用 于容纳大的部件的至少一个凹部11;以及灌封材料6，该灌封材料至少 部分地填充在凹部的周围壁和大的部件之间。通常，灌封材料填充凹部的周围壁和大的部件之间的间隙，并且基本不从凹部延伸出。
如果大的部件仅由电路板通过钎焊连接部支撑，则当大的部件因作 用在其上的惯性力而受到外部振动时，这种连接部受到大的应力。然而， 根据本发明的总体思想，大的部件还由壳体通过固化的灌封材料支撑， 作用在连接部分上的应力被降到最小，这增加了电路板组件的机械整体 性。因为灌封材料的使用局限于凹部，可使所需要的灌封材料的量最少， 这意味着较低的材料成本和较小的重量。减少灌封材料的量意味着它固 化所需的时间较短，这提高了电路板组件的生产效率。如果需要防止潮 湿侵入部件，还可在电路板上施加保护涂层。
凹部通常形成在壳体的底壁中，但也可设置在壳体的侧壁或任何其 它部分而不脱离本发明的范围，只要凹部至少部分地包围或朝向大的部 件并且限定用于填充灌封材料的间隙即可。
根据本发明的优选实施方式，该凹部限定为壳体的底壁的成形部分， 该成形部分从底壁的外表面突出。根据本发明的另一实施方式，该凹部 由直立壁限定，该直立壁从壳体的壁伸出并且至少部分地包围大的部件。 在这两种情况下，凹部不必具有包围大的部件的壁，只要存在壳体的任 何部分或固定连接到其上的部件就足够，所述部分具有与大的部件的任 何部分相对的表面，从而大的部件的远离连接到电路板的部分的任何部 分可通过灌封材料直接或间接地固定到壳体上。
这种用于电路板的保护结构可通过一种方法制造，该方法包括制 备电路板，该电路板具有安装在其上并且从其突出的至少一个大的部件； 制备壳体，该壳体被构造成用于容纳电路板并设有凹部，该凹部至少部 分地容纳大的部件；将电路板放到壳体内，由此使大的部件容纳在凹部 内；向凹部的周围壁表面和大的部件之间所限定的间隙中灌注至少部分 地流动的灌封材料；以及使灌封材料固化。
如果需要，可在将灌封材料灌注到凹部中之前，通过使用例如带螺 纹的螺栓、压接件、压配合、焊接、钎焊和/或接合剂将电路板机械地固 定到壳体上。
现在将参照
本发明，在附图中
图l是传统ECU包装的剖视图2是制造传统ECU包装的方法的流程图3是体现本发明的ECU包装的剖视图4类似于图3，示出了本发明的第二实施方式；以及
图5示出制造图3和4所示的根据本发明的ECU包装的方法的流程图。
具体实施例方式
图3示出了体现本发明的ECU包装。在图3中，与图l所示的现有 技术相对应的部件采用相同的标号，并且不再重复说明。
该ECU包装10包括电路板1和安装在该电路板1上的多个电子部件 2。电子部件2包括至少一个大的电子部件2a，该大的电子部件在本例中 由变压器构成。此处所用的大的电子部件2a是指任何具有较大质量并且 从电路板1显著突出的部件，并且可包括任何其它大的部件，例如电解 电容器、扼流器(choke)和各种可变电阻器等。其余的电子部件包括小 的电子部件2b，例如表面安装的部件(其可由电阻器和电容器构成)以 及小的分立部件。
壳体3限定ECU包装10的外部封装，并且可由塑料材料制成(但也 可由其它金属材料制成)。壳体3可大致为矩形，并设有大致平坦的底壁 8和外周直立壁。壳体3具有开放的顶部。底壁8可设有在其适当部分中 从其上表面(从图3中看)突出的突起和/或肋，并且还设有圆形凹部11。 凹部11限定从壳体3的底表面突出的突起。壳体3 —体连接有一对也由 塑料材料制成的连接器4。每个连接器4中都嵌入成型有端子5，该端子 邻接壳体3的一部分并具有弯曲成直立方位的内端部。
电路板1容纳在壳体3中，其中该电路板的承载电子部件的表面向 下或朝向壳体3的底壁8，大的电子部件2a容纳在凹部11中。在所示实 施方式中，大的电子部件2a的底端靠接凹部11的底表面。在不脱离本发明的精神的情况下，也可以在大的电子部件2a的底端和凹部11的底 表面之间限定小的间隙。每个端子5的内端部在物理上电连接到电路板1 的对应部分。换句话说，每个端子5都具有固定地将电路板1保持在壳 体3中的附加功能。
将灌封材料6灌注到凹部11中，并且至少部分地填充电子部件2a 和凹部ll的周围表面之间的空间。优选的是，灌封材料6未充分从凹部 11的内部延伸。如果在电子部件2a和凹部11的底表面之间存在任何间 隙，则灌封材料也可填充该间隙。灌封材料6可由绝缘材料构成，例如 在室温下固化的硅树脂。
图4示出了本发明的第二实施方式。在图4中，与第一实施方式的 部分相对应的部分采用相同的标号，并且不再重复说明。
在本实施方式中，用于容纳大的电子部件2a的凹部11由在图4中 从底壁8向上延伸的管状突起限定，该管状突起构造成紧密地包围大的 电子部件2a，并在它们之间限定小的间隙。然而，也可使用简单地朝向 大的电子部件2a的侧表面的直立壁来取代管状突起。同样，在所示实施 方式中，大的电子部件2a的下端部靠接凹部11的底表面，但也可与凹 部11的底表面略微间隔开。在本实施方式中，壳体3的底壁8的下表面 基本为平面，这与第一实施方式相反。
在本实施方式中，使用多个带螺纹的螺栓12来牢固地将电路板1固 定在壳体3中。然而，这种带螺纹的螺栓12是可选的，也可采用其它固 定装置。也可省略这种带螺纹的螺栓或其它固定装置。
图5是制造根据本发明的ECU包装的方法的流程图。首先，在电路 板1上安装电子部件2 (ST51)。然后，制备在其底壁8中具有凹部11的 壳体3 (ST52)。凹部11的尺寸和位置取决于大的电子部件2a的尺寸和 位置。也可设置两个或更多个凹部11，以便容纳对应数量的大的电子部 件2a。
将灌封材料6灌注到凹部11中(ST53)，该灌封材料的量为至少部 分地介于大的电子部件和周围壁表面之间，并且在如下面将详细说明的、 将大的部件2a最终放入凹部11中时不会从该凹部11明显程度地溢出。在灌封材料固化或失去流动性之前，将电路板1放在壳体3中，由
此使大的电子部件2a容纳在对应凹部11中(ST54)。如果需要，灌封材 料6可在该阶段具有这样的粘稠度，g卩，电路板1可在组件的随后处理 过程中保持其位置固定不动(不使用将电路板固定就位的额外装置)。端 子5的基部端钎焊到电路板1的对应部分(孔7) (ST55)，并且在合适的 时候，紧固其它固定装置例如带螺纹的螺栓。当灌封材料6完全固化时， ECU包装10的制造过程结束(ST56)。
大的电子部件2a的质量越大，该大的电子部件2a从电路板10突出 越大，与该大的电子部件2a连接的部分上的外部振动的影响就越大。因 此，通过将大的电子部件2a固定地固定到壳体3上，该大的电子部件2a 和电路板1之间的相对位移将最小，这使得外部振动对连接大的电子部 件2a与电路板1的部分的不利影响最小。
与图1所示的其中灌封材料填充壳体3内的大部分空间的现有技术 相比，所示实施方式需要较小量的灌封材料，因为灌封材料仅需填充大 的电子部件2a和凹部11的周围表面之间的小的空间。因此所需的灌封 材料量最小，这使得包装的重量和材料成本最小。并且，使用少量的灌 封材料意味着灌封材料固化所需的时间较短，这提高了制造ECU包装的 工作效率。
如果需要使电路板1防潮，可通过对电路板的整个表面或选定的表 面区域施加涂层材料来容易地实现。
虽然已经参照优选实施方式说明了本发明，但对于本领域技术人员 来说很明显可在由所附权利要求限定的发明范围内作出各种改变和变 型。例如，本发明的应用不限于ECU包装，而是适用于任何电子包装。
本申请的巴黎公约优先权所基于的原始日本专利申请的内容结合在 本申请中以作参考。
权利要求
1.用于电路板的保护结构，该保护结构包括电路板，该电路板具有安装在其上并且从其突出的至少一个大的部件；容纳所述电路板的壳体，该壳体包括用于容纳所述大的部件的至少一个凹部；以及灌封材料，该灌封材料至少部分地填充在所述凹部的周围壁和所述大的部件之间。
2. 根据权利要求1的用于电路板的保护结构，其特征在于，该灌封 材料填充所述凹部的周围壁和所述大的部件之间的间隙，并且基本不从所述凹部延伸出。
3. 根据权利要求l的用于电路板的保护结构，其特征在于，该凹部 限定为所述壳体的底壁的成形部分，该部分从所述底壁的外表面突出。
4. 根据权利要求l的用于电路板的保护结构，其特征在于，该凹部 由直立壁限定，该直立壁从所述壳体的壁伸出并且至少部分地包围所述 大的部件。
5. —种制造用于电路板的保护结构的方法，该方法包括 制备电路板，该电路板具有安装在其上并且从其突出的至少一个大的部件；制备壳体，该壳体构造成用于容纳所述电路板并设有凹部，该凹部 至少部分地容纳所述大的部件；将所述电路板放到所述壳体内，由此使所述大的部件被容纳在所述 凹部内；在由凹部的周围壁表面和所述大的部件之间限定的间隙中灌注至少 部分地流动的灌封材料；以及 使所述灌封材料固化。
6. 根据权利要求5的制造用于电路板的保护结构的方法，该方法还 包括在将所述灌封材料灌注到所述凹部中之前，将所述电路板机械地固 定到所述壳体上。
全文摘要
提供一种用于电路板(1)的保护结构，其包括容纳电路板的壳体(3)，该壳体设有容纳从电路板突出的大部件的凹部(11)，在由凹部周围壁和大部件之间限定的间隙中灌注灌封材料(6)。通常，灌封材料填充凹部周围壁和大部件之间的间隙，而基本不从凹部伸出。因为大部件不仅由电路板支撑，而且由壳体通过固化的灌封材料支撑，作用在连接大部件和电路板的连接部分上的应力最小，这提高了电路板组件的机械整体性。因为灌封材料的使用局限于凹部，所需灌封材料量最少，这意味着低材料成本和较小的重量。减少灌封材料量意味着它固化所需时间较短，这提高了电路板组件的生产效率。如果需要防止潮湿侵入部件，还可在电路板上施加保护涂层。本发明还提供其制造方法。
文档编号H05K1/02GK101578008SQ20091013483
公开日2009年11月11日 申请日期2009年4月13日 优先权日2008年5月7日
发明者丰后圭一朗 申请人:本田技研工业株式会社