JP2005158883A - 回路基板 - Google Patents

Abstract

【課題】 基板に実装された金属片に溶接対象部材を溶接する際に、ハンダの飛散を抑制可能な回路基板を提供すること。
【解決手段】 基板１と、基板１に形成された導電性を有するパッド４ａと、パッド４ａにハンダ層６を介して接合され、かつその表面には溶接対象部材５が溶接される金属片３とを備えた回路基板Ａ１であって、金属片３の溶接対象部３ａと基板１との間の少なくとも一部は、空隙部７として形成されており、溶接対象部３ａとハンダ層６とは空隙部７を介して離間している。
【選択図】 図２

Description

本発明は、基板に電子部品と金属片とが実装された回路基板に関する。

回路基板には、ＩＣチップなどの電子部品のほかに、金属片が実装されているものがある（たとえば特許文献１参照。）。図７は、このような回路基板の一例を示している。この回路基板Ｘは、たとえば携帯電話機用の電池パックに用いられるものであり、上記充電パックに内蔵された充電池の過放電や過充電を防止するための保護回路を備えている。回路基板Ｘは、基板９１、複数の電子部品９２、および１対の金属片９３を備えている。複数の電子部品９２は、基板９１に実装されており、基板９１に形成された配線パターン（図示略）を介して１対の金属片９３と導通している。１対の金属片９３は、Ｎｉ製の矩形板状である。

回路基板Ｘの使用においては、１対の金属片９３の表面に、たとえばＮｉ製の１対の端子部材９５が溶接され、これらの端子部材９５の一部が基板９１から突出した状態とされる。この突出した部分は、折り曲げられるなどして、回路基板Ｘと上記充電池との接続端子として用いられる。端子部材９５の溶接は、たとえば図８に示される２本の溶接棒９７を備えた溶接装置Ｙを用いて行なうことができる（たとえば特許文献２参照。）。このような構成によれば、集合基板を用いて複数個の回路基板Ｘを製造する場合に、上記集合基板には端子部材９５の配置スペースを余分に設ける必要が無く、上記集合基板の無駄を少なくできるという利点がある。

特開２００２−２０８７８８号公報（図１） 特開２００２−１４４０４７号公報（図１）

しかしながら、図９に示すように、端子部材９５と金属片９３との溶接は、溶接棒９７を端子部材９５に押し付けて、端子部材９５と金属片９３とを密着させた状態で通電することにより行なわれる。金属片９３は、ハンダ層９６を介して上記配線パターンの一部であるパッド９４ａに接合されており、このハンダ層９６は、金属片９３の裏面の全域に形成されている。そのために、上記溶接時の熱が、金属片９３を通してハンダ層９６へと伝わり易い。ハンダ層９６は、Ｎｉ製である金属片９３および端子部材９５よりも融点が低いために、上記の熱により溶融する可能性が高い。したがって、溶接棒９７の押付け力や通電される電流の大きさなどの溶接条件によっては、溶融したハンダが金属片９３の周辺に飛散する場合がある。この飛散したハンダが金属片９３の周辺に実装された電子部品９２に付着すると、これらを不当に導通させたり、破損させたりするなどの不具合が生じる。また、このような不具合の対策として、電子部品９２を樹脂により封止したり、カバーで覆うことなどにより、電子部品９２を保護することが考えられるが、このような手段を採用すると、作業工程数や部品点数が増加し、製造コストを増大させることとなる。

本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、基板にハンダを用いて実装された金属片に溶接を施す際に、上記ハンダの飛散を抑制可能な回路基板を提供することを課題としている。

上記課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。

本発明によって提供される回路基板は、基板と、上記基板に形成された導電性を有するパッドと、上記パッドにハンダ層を介して接合され、かつその表面には溶接対象部材が溶接される金属片とを備えた回路基板であって、上記金属片の溶接対象部と上記基板との間の少なくとも一部は、空隙部として形成されており、上記溶接対象部と上記ハンダ層とは上記空隙部を介して離間していることを特徴としている。

このような構成によれば、上記ハンダ層が上記溶接対象部の裏面の全域に形成された従来技術とは異なり、上記溶接対象部と上記ハンダ層とは上記空隙部により互いに接しない構造となる。この空隙部は、上記溶接対象部材を上記金属片に溶接する際の熱が上記ハンダ層に伝わることを抑制する、いわゆる断熱効果を発揮する。したがって、上記ハンダ層が溶接時の熱に起因して溶融する可能性を小さくし、溶融したハンダが飛散して上記電子部品に付着することを防止可能である。その結果、上記電子部品を不当に導通させたり、破損させたりするなどの不具合の発生を抑制可能である。また、上記電子部品の保護を目的として、上記電子部品を樹脂により封止したり、カバーで覆うことなどが不要となるために、作業工程数や部品点数の増加を回避し、製造コストの上昇を抑制することができる。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記金属片の裏面側には、凹部が形成されており、上記凹部が上記空隙部もしくはその一部となっている。このような構成によれば、上記金属片と上記基板とが対向する方向における上記空隙部の寸法を大きくすることができる。したがって、上記空隙部の断熱効果をさらに高めることが可能であり、上記ハンダ層の溶融を抑制するのに好適である。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記金属片は、その両側縁部が裏面側に折り返された構造を有し、かつこれら折り返された部分どうしの間が上記凹部とされている。このような構成によれば、プレート状の金属材料を用いて上記凹部を有する上記金属片を容易に形成することができる。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記金属片は、その両側縁部と中央部とに段差を生じるように折り曲げられており、上記両側縁部間が上記凹部とされている。このような構成によれば、たとえばパンチとダイを用いたプレス加工により、上記金属片を効率よく作製することができる。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記凹部は、エッチングにより形成されている。このような構成によっても、上記凹部を備えた金属片を効率よく製造することができ、また上記凹部を正確な寸法で形成することが可能である。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記金属片は、偏平なパイプ状であり、上記金属片の中空部が上記空隙部となっている。このような構成によれば、上記金属片のうち、上記溶接対象部と上記ハンダ層により接合される領域とを大きくすることができる。そのために、上記金属片と上記溶接対象物との溶接強度、および上記金属片と上記パッドとの接合強度を高めることができる。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記ハンダ層は、互いに離間した複数の領域に分割されており、これら複数の領域間が上記空隙部もしくはその一部となっている。このような構成によれば、上記溶接対象部と上記基板との間には、上記ハンダ層が介在しない構造となる。したがって、上記端子部材の溶接時の熱に起因する上記ハンダ層の溶融および飛散を防止するのにより好適である。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記パッドは、上記ハンダ層の複数の領域に対応した複数のパッドに分割されている。このような構成によれば、上記ハンダ層を複数の領域に分けて形成することが容易化される。

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。

以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。

図１は、本発明に係る回路基板の一例を示している。本実施形態の回路基板Ａ１は、携帯電話機に用いられる電池パック（図示略）に搭載されて、この電池パックに内蔵された充電池（図示略）の過放電や過充電を防止するためのものであり、基板１、複数の電子部品２、および１対の金属片３を備えている。

基板１は、ガラスエポキシ樹脂などの絶縁体により形成されており、平面視長矩形状とされている。複数の電子部品２は、上記電池パックを保護する保護回路を構成するためのものであり、基板１に実装されている。基板１の上面（表面）には、配線パターン４が形成されている。

１対の金属片３は、Ｎｉ製の矩形板状であり、後述するようにそれらの上面（表面）には、１対の端子部材５が溶接される。図２によく表われているように、各金属片３には、その両側縁部を下面側（裏面側）に折り返すことにより、互いに離間した１対の折り返し部３ｂが形成されている。これら１対の折り返し部３ｂの間の領域が、凹部３ｃとなっている。

各金属片３は、配線パターン４の一部として形成された１対のパッド４ａに１対のハンダ層６を介して接合されている。１対のパッド４ａは、互いに離間した配置とされており、これらの間の寸法は凹部３ｃの幅と略同一である。１対のハンダ層６は、１対の折り返し部３ｂを１対のパッド４ａに接合するためのものであり、互いに間隔を隔てるように１対のパッド４ａ上に設けられている。空隙部７は、凹部３ｃと１対のハンダ層６間の領域と１対のパッド４ａ間の領域とからなり、金属片３の中央部と基板１との間に位置している。

次に、回路基板Ａ１の作用について説明する。

回路基板Ａ１の使用においては、各金属片３の表面に長矩形状の端子部材５が溶接される。この溶接に際しては、まず、端子部材５が溶接装置Ｂの溶接棒８により金属片３の幅方向中央部に押し付けられた状態とされ、金属片３のこの押付けがなされた部分が溶接対象部３ａである。次いで、この状態で溶接棒８から通電されることにより、金属片３と端子部材５との溶接が行なわれ、この端子部材５の一部が基板１から突出した状態とされる。端子部材５は、この突出部が折り曲げられるなどして、回路基板Ａ１と上記充電池との接続に用いられる。

本実施形態によれば、ハンダ層６が溶接対象部３ａに接しない構造となっており、溶接対象部３ａとハンダ層６の間には空隙部７が介在していることにより、上記溶接時の熱がハンダ層６に伝わり難い。そのために、上記溶接時の熱に起因してハンダ層６が溶融する可能性が小さくなり、溶融ハンダが飛散する虞れが少なくなる。したがって、飛散したハンダが金属片３の周辺に実装された電子部品２に付着するといったことが適切に防止される。

空隙部７は、凹部３ａを含む構成とされており、上下方向の寸法が大きいものとなっている。そのために、空隙部７の断熱効果を高めるのに有利である。また、１対のハンダ層６は、溶接対象部３ａの直下には設けられていないために、金属片３が溶接の際に下方に撓むように変形しても、溶接対象部３ａがハンダ層６に接することを回避可能である。したがって、ハンダ層６の溶融および溶融ハンダの飛散を抑制するのにより好適である。さらに、１対のパッド４ａは、互いに離間した配置となっているために、１対のハンダ層６を互いに離間した状態に容易に形成可能である。すなわち、本実施形態とは異なり、金属片が１つのパッドに接合された構成においては、この金属片をたとえばハンダリフローにより実装する際に、ハンダペーストを複数の領域に分けて上記１つのパッド上に塗布しても、ハンダペーストを溶融させる処理において、これらの溶融したハンダペーストが上記パッド上で結合することにより、１つのハンダ層が形成されやすい。一方、本実施形態によれば、複数の１対のハンダ層６が確実に分離され、たとえば凹部３ａが誤ってハンダによって埋められてしまうことにより、空隙部７の形成が適切になされないなどの不具合を回避可能である。

金属片３の作製においては、たとえば帯状の金属板を用意して、長手方向に延びる両側辺部を折り返し、その後にこの金属板を長手方向に分割することにより、複数の金属片３を効率よく製造することができる。

図３〜図６は、本発明に係る回路基板の他の例を示している。なお、図３以降の図面においては、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付しており、適宜説明を省略する。

図３に示す回路基板Ａ２においては、金属片３は、その両側縁部３ｄと中央部３ａとの間に段差部３ｅを生じるように折り曲げられている。これらの両側縁部３ｄ間の領域が、凹部３ｃとなっている。

本実施形態によれば、段差部３ｅの高さを大きくすることにより、凹部３ｃの上下方向の寸法を容易に大きくすることができる。そのために、空隙部７の断熱効果を高めて、１対のハンダ層６の溶融を防止するのに有利である。また、このような金属片３の製造においては、上記実施形態のように金属片の両側縁部が裏面側に折り曲げられた構成と比べて、折り曲げ加工の度合いが少ない。そのために、金属片３は、たとえばパンチとダイとを用いたプレス加工により容易に作製することが可能であり、その製造効率を向上するのに適している。なお、上記実施形態と同様に、金属片３を複数個取り可能なサイズの金属板を用意して、この金属板に上記プレス加工を施すことなどにより、複数の金属片３を効率良く作製可能である。

図４に示す回路基板Ａ３においては、金属片３の下面側の一部分がエッチングされることにより、凹部３ｃが形成された構成となっている。また、パッド４ａおよびハンダ層６は、複数の領域には分割されておらず、金属片３は、１つのパッド４ａ上に１つのハンダ層６を介して接合されている。

本実施形態によれば、凹部３ｃをエッチングにより正確な位置および形状に形成することが可能である。また、上記実施形態と同様に、金属片３の作製においては、たとえば、金属片３を複数個取り可能なサイズの帯状の金属板にエッチングを施して長寸法の凹溝を形成した後に、この金属板を長手方向において分割することにより、複数の金属片３を効率よく作製することができる。

また、本実施形態においては、上述した実施形態とは異なり、ハンダ層６が複数の離間した領域に分割されていない。ただし、このような構成においても、溶接対象部３ａとハンダ層６との間に空隙部７が介在するために、端子部材５の溶接時に溶接対象部３ａが下方に変位するように押圧されたとしても、この溶接対象部３ａがハンダ層６に接したり、高い圧力で押し付けられることを回避可能である。そのために、ハンダ層６の溶融および飛散を抑制することができる。

図５に示す回路基板Ａ４は、偏平なパイプ状の金属片３を備えており、金属片３の中空部が空隙部７となった構成とされている。また、金属片３の上側の部分が、端子部材５が溶接される溶接対象部３ａとなっており、金属片３の下側の部分が、ハンダ層６によるパッド４ａへの接合に利用されるハンダ付け部３ｆとなっている。

本実施形態によれば、溶接対象部３ａとハンダ付け部３ｆとを、金属片３の平面視における大きさと略同一の大きさとすることができる。そのために、端子部材５と金属片３との溶接面積および金属片３とパッド４ａとの接合面積を大きくし、これらの接合強度を高めることができる。また、空隙部７も、金属片３の平面視における大きさと同程度に大きくすることが可能であり、空隙部７の断熱効果を高めるのに有利である。さらに、このような金属片３の製造においては、たとえば適当な長さのパイプを用意し、このパイプを直径方向に押圧することにより偏平なものとした後に、このパイプを所定の大きさに分割することにより、複数の金属片３を容易に作製することができる。

図６に示す回路基板Ａ５は、平板状の金属片３を備えており、この金属片３が、１対のハンダ層６により１対のパッド４ａに接合されている。このような実施形態によっても、１対のハンダ層６間の領域と１対のパッド４ａ間の領域とが、溶接対象部３ａと基板１との間に位置する空隙部７となり、１対のハンダ層６の溶融および飛散を抑制可能である。また、金属片３には、たとえば折り曲げやエッチングなどの加工を施す必要が無いために、作製が容易であり、製造コストの抑制に有利である。

本発明に係る回路基板は、上記実施形態に限定されず、種々に設計変更可能である。

凹部は、一方向に延びた溝状に限定されず、たとえば周囲が囲まれた穴状でも良い。すなわち、金属片に折り返し部を設けることにより凹部を形成する場合、この折り返し部は、金属片の中心部を囲むように外縁部の略全周囲が折り返された構成であっても良い。また、段差を生じるように折り返すことや、エッチングを施すことにより凹部を形成する場合においても同様である。

本発明に係る回路基板は、電池パックの保護回路としての機能を有するものに限定されない。したがって、電子部品としては、これ以外の回路を構成するものであっても良く、その種類や機能は限定されない。金属片に溶接される溶接対象部材としては、長矩形状の端子部材に限定されず、それ以外のたとえば電気的な接続用のピンなどであっても良い。

本発明に係る回路基板の一例の全体斜視図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う要部断面図である。 本発明に係る回路基板の他の例を示す要部断面図である。 本発明に係る回路基板の他の例を示す要部断面図である。 本発明に係る回路基板の他の例を示す要部断面図である。 本発明に係る回路基板の他の例を示す要部断面図である。 従来技術による回路基板を示す全体斜視図である。 溶接装置の一例を示す全体斜視図である。 図７のＩＸ−ＩＸ線に沿う要部断面図である。

符号の説明

Ａ１〜Ａ５ 回路基板
１ 基板
２ 電子部品
３ 金属片
３ａ 溶接対象部
４ 配線パターン
４ａ パッド
５ 端子部材（溶接対象部材）
６ ハンダ層
７ 空隙部

Claims (8)

1. 基板と、
   上記基板に形成された導電性を有するパッドと、
   上記パッドにハンダ層を介して接合され、かつその表面には溶接対象部材が溶接される金属片とを備えた回路基板であって、
   上記金属片の溶接対象部と上記基板との間の少なくとも一部は、空隙部として形成されており、上記溶接対象部と上記ハンダ層とは上記空隙部を介して離間していることを特徴とする、回路基板。
2. 上記金属片の裏面側には、凹部が形成されており、上記凹部が上記空隙部もしくはその一部となっている、請求項１に記載の回路基板。
3. 上記金属片は、その両側縁部が裏面側に折り返された構造を有し、かつこれら折り返された部分どうしの間が上記凹部とされている、請求項２に記載の回路基板。
4. 上記金属片は、その両側縁部と中央部とに段差を生じるように折り曲げられており、上記両側縁部間が上記凹部とされている、請求項２に記載の回路基板。
5. 上記凹部は、エッチングにより形成されている、請求項２に記載の回路基板。
6. 上記金属片は、偏平なパイプ状であり、上記金属片の中空部が上記空隙部となっている、請求項１に記載の回路基板。
7. 上記ハンダ層は、互いに離間した複数の領域に分割されており、これら複数の領域間が上記空隙部もしくはその一部となっている、請求項１ないし６のいずれかに記載の回路基板。
8. 上記パッドは、上記ハンダ層の複数の領域に対応した複数のパッドに分割されている、請求項７に記載の回路基板。

Images