JP2001007451A - 回路基板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 大電流、大電圧に耐えうる小型、薄型回路基
板を提供する。 【解決手段】 第１の絶縁樹脂部材１と第２の絶縁樹脂
部材４で導電回路パターンを部分的に覆い、前記覆う厚
みにより導電回路パターンの絶縁破壊を生じないもので
あり、また覆う厚みが導電回路パターンと同じ間隔ある
いはそれ以上であり、また部分的に覆う箇所は高電流、
高電圧部分である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子機器における
回路を構成する回路部品実装基板に関し、特にテレビ、
炊飯器、エアコンなどの家電電化商品の電源部などの高
電流用基板に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子機器は小型化、軽薄短小化の
方向にありながら、高速処理などの機能の増加、複合商
品化による回路の増加などにより、使用電力は増大の方
向にある。

【０００３】この動向に対応して電子機器、電気製品の
電源回路も小型軽量化を求められながら使用電力の増加
に伴う回路基板の安全基準対策とコスト対策のために信
号回路などの他の回路部より開発が遅れている。

【０００４】特に大型テレビやプラズマディスプレイな
どは１００ｋｇ以上の重さ、従来に比べて数倍の薄さで
ありながら高解像度処理、高音質処理、高速処理などか
ら１３［Ａ］の高電流、あるいは１．６［ＫＶ］の高電
圧の使用が要求されている。

【０００５】従来の回路基板技術として図６、７を参照
しながら説明する。

【０００６】第一の例として、まず銅板などの金属板か
ら放電加工、エッチングなどにより所望の電気回路に従
い形成される導電回路パターン２を形成する。ここで導
電回路パターン２の導体間距離Ｙは使用電圧、使用電流
により安全を確保する寸法で形成されている。もし、こ
の寸法よりも導体間距離Ｙが小さくなれば、導電回路パ
ターンの隣接する導体間で絶縁破壊が起こり回路基板の
損傷、基板の高熱化による実装部品の損傷の可能性があ
る。

【０００７】次に、この寸法を確保した状態で絶縁樹脂
からなる基板部材１に導電回路パターン２を加熱・加圧
により埋め込む。

【０００８】埋め込み終了後、部品を実装するための半
田付け等の必要部を残してソルダーレジスト３により導
電回路パターン２の表面を覆って図６に示すような回路
基板を完成する。

【０００９】ここでソルダーレジスト３の形成厚みは、
半田付け部を限定するためのレジストのために一般的に
１０〜３０μｍ程度と極めて薄く、安全規格上（ＩＥＣ
規格など）は強化絶縁構造としては認められておらず、
先述した導体間距離Ｙにより安全規格を満足するための
寸法を設けている。

【００１０】強化絶縁をした場合の絶縁物導体Ｘとの関
係はＸ＜Ｙとなる。

【００１１】従来の第２例として基板部材１に導電材
料からなる金属板を貼り付けた後、導電回路パターン２
を形成したり、あるいは導電回路パターン２を形成し
たものを基板部材１に貼り付けたりしたものに対して、
ソルダーレジスト３をその導体間に埋めると同時に前記
必要部の表面を覆う回路基板を図７に示す。この場合も
先の例同様ソルダーレジストの厚みは薄く安全規格上の
強化絶縁構造としては認められておらず、先述した導体
間距離Ｙにより安全規格を満足するための寸法を設けて
いる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】ここで一般的に回路基
板では、その製造工程上、金属板をエッチング加工など
して導電回路パターンを形成しており、厚板の金属板を
エッチング加工することはコスト高、製造時間が無駄に
浪費するために従来は薄板の金属板をエッチング加工し
ていた。

【００１３】このために従来は金属板の平面上の導電間
距離Ｙにより絶縁破壊に対する対策を講じるのが一般的
であった。

【００１４】これに対して近年の電子機器、電気製品の
小型軽量化の急速化に伴ないそれに使用される回路基板
にも更なる小型軽量化及び高精度処理、高速処理をも兼
ね備えた基板が急望され、このような要求に対して新た
な回路基板の開発が不可欠となってきた。

【００１５】しかしながら、従来の様な構成では、高精
度、高速処理のために生じる回路基板への高電圧・高電
流動作に対して安全上、導電回路パターンの導体間距離
Ｙを小さくすることができずスペース的にも沿面距離の
確保ができなく回路基板の面積を小さくすることはでき
ない。

【００１６】本発明は、上記従来技術の問題点を解決す
るもので、回路基板の小型化・軽量化を図りながら安全
性・品質向上を図る回路基板構造及び回路基板製造方法
であり、テレビ、炊飯器、電子レンジ、エアコン、モー
タ、洗濯機などの高電流・高電圧が使用される回路基板
について格別なる効果を配し、この回路基板を用いた上
記製品は小型・軽量化を確保しながら確かな高画像、省
エネ、多機能化への対応を確保するものである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明は導電回路パターンを備えた第１の絶縁樹脂
部材からなる回路基板であって、前記第１の絶縁樹脂部
材と同材質の第２の絶縁樹脂部材で前記導電回路パター
ンを部分的に覆い、前記覆う厚みにより導電回路パター
ンの絶縁破壊を生じないものであり、また覆う厚みが導
電回路パターンと同じ間隔あるいはそれ以上であり、ま
た部分的に覆う箇所は高電流、高電圧部分である。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら詳細に説明する。尚、実施の形
態において同一な構成については同一符号を付して説明
する。また実施の形態では高電流回路を主に説明してあ
るが高電圧回路にも使用できることはいうまでもない。

【００１９】図１、２は、本発明の一実施の形態におけ
る回路基板を示したものであり、図１はその平面図、図
２は、図１のＡ−Ａ断面図を示したものである。

【００２０】第１の絶縁樹脂部材１（１ａ）中に導電回
路パターン２を加熱加圧、又は注型方法（導電回路パタ
ーンを配した金型に樹脂部材を流し込む）等により埋め
込まれた形態で、導体間の間隔が安全基準上の問題のな
い寸法Ｘを今回の実施の形態は有している。

【００２１】しかしながら電子機器の小型化・軽量化に
より少しでも小さな回路基板の要求を満たす為には、導
電間寸法Ｘを極端にぎりぎりまで追求していく必要が有
る。一方、ものづくりにおいては加工誤差、許容差は必
要なものであり、その対応として第２の絶縁樹脂部材４
（４ａ）を導電回路パターン２の高電流箇所に重ね、加
熱加圧により第１の絶縁樹脂部材１と一体化することに
より導電間の絶縁状態を強化し安全を確保することがで
きる。

【００２２】本実施の形態では高電流とは１Ａ以上、高
電圧とは数十〜数ＫＶのものとした。また加熱加圧の方
法、条件（時間や温度制御、加圧力制御など）は適宜必
要なものを用いる。また樹脂材料としてはエポキシ樹
脂、ガラスクロス含浸剤、ガラスフィラー含浸剤などで
ある。

【００２３】ここで用いる第１の絶縁樹脂部材１（１
ａ）、第２の絶縁樹脂部材４（４ａ）はともに加熱によ
り軟化するか、熱硬化樹脂の場合は、完全硬化をさせず
に加熱により接着性を確保する未硬化分を残したものを
使用し、この未硬化の部分を加熱により再度融合して強
固に一体化する。

【００２４】本実施形態では、加熱圧着により回路基板
を形成したが、第１の絶縁樹脂部材と第２の絶縁樹脂部
材とを接着剤により一体化してもよい。

【００２５】次に図３は図１と同様な平面図を有する他
の回路基板における同方向（Ａ−Ａ）の断面図を示した
ものであり、導電回路パターン２が先の実施形態のよう
に第１の絶縁樹脂部材１（１ｂ）内に埋め込まれたもの
ではなく、第１の絶縁樹脂部材１（１ｂ）の表面に形成
されたものである。

【００２６】図３の導電回路パターンの形成には２つの
方式がある。一つは前述のように加工済みの導電回路パ
ターン２を加熱圧着により第１の絶縁樹脂部材１（１
ｂ）の表面に貼り付けるものであり、２つめは薄い導電
板を第１の絶縁樹脂部材１（１ｂ）に貼り付けた後、エ
ッチング加工により導電回路パターン２を形成するもの
である。

【００２７】次に金型成形により前記第１の絶縁樹脂部
材１（１ｂ）に第２の絶縁樹脂部材４（４ｂ）を形成し
たり、あるいは第２の絶縁樹脂部材４（４ｂ）を第１の
絶縁樹脂部材１の導電回路パターン２の高電流箇所に重
ね、加熱加圧による熱圧着で第１の絶縁樹脂部材１（１
ｂ）と一体化することにより導電間の絶縁状態を強化し
安全を確保することができる。

【００２８】ここで第１の絶縁樹脂材料と第２の絶縁樹
脂材料とは基本的に同材質が基板内で境界ができないの
で望ましいが、安全規格を満足した材料で互いに融合で
きる材料であれば特に問題はない。またトラックキング
特性の良い材料がよい。

【００２９】また第１の絶縁樹脂材料と第２の絶縁樹脂
材料が安全規格上満足すべき特性を持ち、導電回路パタ
ーンが完全に覆われる構造にすることにより強化絶縁構
造となり、導電回路パターンを形成する導電間の寸法Ｘ
は安全規格値ぎりぎりにすることが可能である。

【００３０】このように回路基板において大電流部分を
覆うことにより安全で小型・薄型の基板を得ることがで
き、特に多様な機能を備える複合商品の小型、軽量化に
際しては、高速、高精度などの高機能やマルチメディア
などの複数機能を実現するための基板として本発明は有
効である。

【００３１】尚、この場合は当然のこととして、各絶縁
樹脂材料が覆われた状態で気泡、異物などの絶縁を劣化
又は低下がないようにしなければならない。

【００３２】（実施の形態２）図４は本発明の第２の実
施形態における平面図（図４（ａ））とＡ−Ａ断面図
（図４（ｂ））である。

【００３３】一般信号回路パターン（１［Ａ］以下の電
流使用）８が第一の絶縁樹脂部材１（１ｃ）の表面に加
熱圧着により形成されている。一般信号回路パターンは
動作信号、記憶信号などの制御用信号の経路であり微少
な電流・電圧しか流れず、安全規格上の対象外の回路で
あり導体間隔、間隔幅の制約を受けないために極めて高
密度な配線が可能である。

【００３４】この第１の配線樹脂部材１（１ｃ）におけ
る所定箇所に大電流用回路パターン５の入る大きさの基
板の穴６を設ける。基板の周囲に位置する場合は穴の代
わりに所定箇所に切り欠きを設けてもよい。

【００３５】一方、大電流用回路パターン５は回路特性
と安全規格に対応するように別途エッチング法またはプ
レス法により形成する。形成された大電流用回路パター
ン５を一般信号回路パターン８の接続部７にあわせて基
板の穴６上に設置する。設置後、両者を同時に第２の絶
縁樹脂部材４（４ｃ）で形成して一体化する。ここで設
置、一体化は金型成形によりおこなう。つまり上記第１
の絶縁樹脂部材と、大電流用回路パターンの導通体とを
金型内でピンなどにより固定設置し、第２の絶縁樹脂部
材となる樹脂材料を金型に注入して、図４に示すような
回路基板を作成するものである。ここで樹脂の厚みは大
電流用回路パターン５の導体の周辺部を強化絶縁の安全
規格を満足する厚さとする。

【００３６】ここで図４（ｂ）に示すように、一般信号
回路パターン８の表面Ｓ１と大電流用回路パターン５の
表面Ｓ２は同一平面になるように形成することにより、
第１の絶縁樹脂部材１と第２の絶縁樹脂部材４の各表面
Ｓ１、Ｓ２上の各回路パターンに部品を実装する場合、
実装高さが揃っているので部品実装しやすくなる。ここ
で、図４では第２の絶縁樹脂部材４（４ｃ）は回路パタ
ーンの全てが樹脂により覆われているかのように図示さ
れているが、上記説明のように部品実装可能なように一
部の導電部分が露出しているものもある。

【００３７】図８は図４に示す回路基板の他の製造工程
を示すもので、図４で説明した穴６を有する第１の絶縁
樹脂部材１と、大電流用回路パターンを設けた第２の絶
縁樹脂部材とを、個別に作成しておく。そして、第２の
絶縁樹脂部材には第１の絶縁樹脂部材の穴に係合する係
合部を設けておき、前記穴と前記係合部とを係合させて
第１の絶縁樹脂部材と第２の絶縁樹脂部材とを一体化し
て基板とする。ここで係合の位置関係は第１の絶縁樹脂
部材の回路パターンと第２の絶縁樹脂部材との接続部と
が接触する位置にする。また第２の絶縁樹脂部材の接続
部は図８に示すように切り欠きを設け、接続後、この部
分に半田を埋めて第１の絶縁樹脂部材の回路パターンと
の接続を行う。これにより強固な接続が得られる。

【００３８】以上のように、大電流用回路パターン５を
形成し、回路基板をなす第１の絶縁樹脂部材１（１ｃ）
に設けた一般信号回路パターン８の一部と大電流用回路
パターン５の一部とを接合部７にて接合し、第１の絶縁
樹脂部材１（１ｃ）と大電流用回路パターン５とを第２
の絶縁樹脂部材４により一体化した後、各回路パターン
（５、８）に半田を介して部品実装をし、接続部７のも
半田を配して、同時にリフローなどにより加熱接合す
る。

【００３９】従来の基板では、高電流、高電圧回路をま
とめて使用することは回路パターン間の絶縁破壊などの
ために行われておらず、複数箇所に散らばしたり、一般
回路と境界を設けたりしていた。

【００４０】これに対して本願の構成では大電流、高電
圧回路をまとめて一般の信号回路基板と一体に形成でき
る為に、高電流・高電圧使用の基板を小型・軽量化で
き、しかも基板強度も十分備えたものとなる。

【００４１】そして大電流回路と前記回路基板を他の回
路に組み込んだ回路とを別々に半田付けして構成する必
要がなく効率よく１回で半田が可能であり、しかも基板
に与える負荷も少なく良品の小型・薄型基板が得られ
る。

【００４２】（実施の形態３）第３の実施形態は図５に
示すように第２の実施形態における穴を切り欠き１２と
して、また大電流用回路パターン５を有する第２の絶縁
樹脂部材４（４ｄ）を線上の導電板により電気的結合さ
れている第２の大電流回路部１３と第３の大電流回路部
１１との２つに分割したもので構成されている。

【００４３】すなわち先述した工法により形成された一
般信号回路パターンを備えた第１の絶縁樹脂部材１（１
ｄ）の所定箇所（主に周囲部）に切り欠き部１２を設け
るとともに、この切り欠き部１２に大電流用回路パター
ン５をあわせて設置し（例えば回路パターンが接続部と
接合し穴に収める為に、回路パターン５と接続部７と穴
６との相対位置関係を有するように仮固定用の位置決め
用の設置ガイド突起をもうけるなどして）、大電流用回
路パターン５と第１の絶縁樹脂部材１（１ｄ）との両者
を同時に第２の絶縁樹脂部材４（４ｄ）で形成すること
により一体化する。形成は先述した金型成形や係合形成
（本実施の形態では、第１の絶縁樹脂基板の側面に第２
の絶縁樹脂基板が係合する形状とする）が考えられる。
この時、大電流用回路パターンを、絶縁樹脂部材のない
箇所（樹脂なし部９）を設けて線状の導電体１０により
電気的結合されている第２の大電流回路部１３と第３の
大電流回路部１１とに分割する。ここで導電体１０の間
隔は強化絶縁されていない為安全規格に決められた空間
絶縁間隔を有する。

【００４４】本実施の形態では一体成形後、あるいは基
板に部品実装後、図５（ｂ）に示すように矢印方向に第
３の大電流回路部１３を折り曲げる。

【００４５】折り曲げ部は大電流用の厚みのある導電体
を用いる為に強度の確保はしやすく、容易に立体的な回
路基板の作成が出来上がるとともに、平面積を小さくで
きるのに有利である。

【００４６】この厚みは従来と比べて約２〜１０倍であ
り、曲げ方向の強度が向上する。

【００４７】本実施の形態では大電流用回路パターンを
２分割したが、それ以上の分割でも可能である。

【００４８】また導電体に溝や切り欠きをもうけて折り
曲げやすくすることもできる。本実施の形態ではテレビ
の電源部、サプライ偏光回路系などに用いることによ
り、取付け投影面積は１／２以下になり、更に小型の大
電流基板を備えた機器が実現できる。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
回路基板の小型化・軽量化を図りながら安全性・品質向
上を図る回路基板構造及び回路基板製造方法であり、テ
レビ、炊飯器、モータ、エアコンなどの高電流・高電圧
が使用される回路基板について格別なる効果を配し、こ
の回路基板を用いた上記製品は小型・軽量化を確保しな
がら確かな性能、そして商品の複合化に対応する大電流
用基板を提供でき、この結果として安全でより品質の高
い、高機能の製品（特に今後のマルチメディア、システ
ムハウスなど）を実現するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態における回路基板の平
面図

【図２】同実施の形態におけるＡ−Ａ断面図

【図３】他の実施の形態におけるＡ−Ａ断面図

【図４】（ａ）本発明の第２の実施形態における回路基
板の平面図 （ｂ）同Ａ−Ａ断面図

【図５】（ａ）本発明の第３の実施形態における回路基
板の平面図 （ｂ）同Ａ−Ａ断面図

【図６】従来の回路基板の断面図

【図７】従来の回路基板の断面図

【図８】本実施の実施形態における回路基板の製造方法
の一例を示す図

【符号の説明】

１ 第１の絶縁樹脂部材 ２ 導電回路パターン ４ 第２の絶縁樹脂部材 ５ 大電流用回路パターン ６ 基板上の穴 ７ 接続部 ８ 一般信号回路パターン １０ 導電体 １１ 第２の大電流部 １２ 切り欠き部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 有末 一夫 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 畠山 秋仁 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 渡辺 正樹 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 5E314 AA24 BB06 BB11 BB13 CC01 CC15 CC17 FF05 FF11 GG06 GG17 GG26 5E338 AA01 AA05 AA16 BB55 BB63 CC01 CC04 CC06 CD05 EE12 EE22 EE31

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導電回路パターンを備えた第１の絶縁樹
   脂部材からなる回路基板であって、前記第１の絶縁樹脂
   部材と同材質の第２の絶縁樹脂部材で前記導電回路パタ
   ーンを部分的に覆い、前記覆う厚みにより導電回路パタ
   ーンの絶縁破壊を防止する大電流用または大電圧用の回
   路基板。
2. 【請求項２】 覆う厚みが導電回路パターンと同じ間隔
   あるいはそれ以上である請求項１記載の回路基板。
3. 【請求項３】 部分的に覆う箇所は高電流、高電圧部分
   である請求項１又は２記載の回路基板。
4. 【請求項４】 回路基板において第１の絶縁樹脂部材と
   第２の絶縁樹脂部材とを異なる材質にした請求項１〜３
   のいずれか１項に記載の回路基板。
5. 【請求項５】 部分的に覆う箇所の絶縁部の導体回路パ
   ターンの間隔は他の回路部分より小さく形成される請求
   項３に記載の回路基板。
6. 【請求項６】 制御信号などを扱う一般信号回路パター
   ンを備えた第１の絶縁樹脂部材と、前記第１の絶縁樹脂
   部材とは別に形成された大電流・大電圧を扱う回路パタ
   ーンを備えた第２の絶縁樹脂部材と、前記各樹脂部材を
   連結する連結部材からなる回路基板。
7. 【請求項７】 第２の絶縁樹脂部材は、導電体からなる
   回路パターンの一部に樹脂のない部分を形成し、前記導
   電体で折り曲げることを特徴とする請求項６記載の回路
   基板。
8. 【請求項８】 制御信号などを扱う一般信号回路パター
   ンを備えた第１の絶縁樹脂部材と、大電流・大電圧を扱
   う回路パターンを備えた第２の絶縁樹脂部材とを別々に
   形成し、両者を一体成形する大電流用回路基板の製造方
   法。