JP2011044642A - 電子回路部品及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化を図った電子回路部品及びその製造方法を提供する。
【解決手段】プリント基板１に電子部品２が実装され、電子部品を覆うようプリント基板に平行な上部５０ａ、上部に垂直な側部５０ｂ、５０ｃ及び上部と平行で上部より短く電子部品に接触しない程度の幅を有する基部５０ｄ、５０ｅで構成されている金属板５０がブリッジを形成するように実装されている。金属板は１枚の金属からなる板がほぼロ字断面形状に折り曲げられたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板に電子部品を実装した電子回路部品及びその製造方法に関する。

近年、電気製品の小型化が進んでおり内部に組み込まれるプリント基板自体も小型になってきている。
この流れを受けてプリント基板の小型化を目的として部品の狭ピッチ実装などの開発が進められている（例えば、特許文献１，２参照）。

特許文献１に記載の考案は、回路基板に関するものであり、具体的には基板上に金属板からなる回路パターンを配設してなる回路基板において、回路パターンの一部が変形されて電気的接続部が形成されてなるものである。

特許文献１に記載の考案によれば、剛性を有する金属板で導電パターンを形成したため、回路パターンの一部を変形して電気的接続部を形成することができ、これを回路部品の一部として利用することもできるため、部品数を削減することができると共に、組立工数を削減することもできるとしている。

特許文献２に記載の発明は、スタッキングコネクタ構造に関するものであり、具体的には基板間の信号線の接続及び各基板の支持を行なうスタッキングコネクタであって、プラグ側コネクタとソケット側コネクタの接続時に、互いの弾性により押圧されて基板側のピン端部がコネクタケーシングより突出するリードピンをプラグ側コネクタとソケット側コネクタのそれぞれに設けたものである。

特許文献２に記載の発明によれば、コネクタを接続していない状態では各リードピンの基板側のピン端部がコネクタハウジングの外部に突出しておらず、コネクタを接続した状態で対となるリードピンが互いの弾性により基板とリードピンの間及びリードピン相互間を圧接するようになるので、半田付けを必要とせず、また端子が外部に露出して取扱い時に不用意に曲げてしまう等の不具合を回避することができるとしている。

図７は、本発明に関連する電子回路部品の外観斜視図である。
同図に示す電子回路部品１４は、プリント基板１に、リチウムイオン電池の保護回路を形成する電子部品を実装し、その電子部品を樹脂２０でモールドし、電子部品の近傍にコンタクトブロック２１を形成している。コンタクトブロック２１は外部端子５１−１〜５１−３を有する。尚、３，４は図示しないリチウムイオン電池に接続するためのリード線である。

しかしながら、上述した技術では、基板上の配線パターンを変形させたり、基板上の電子部品の両側に電極やリード線を設けたりしているため、その分だけ嵩張るので、小型化の余地がある。
そこで、本発明の目的は、小型化を図った電子回路部品及びその製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、電子部品を実装した基板と、該電子部品を覆うように前記基板に設けたブリッジを形成するための金属板とを備えたことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記基板上面から前記金属板の裏面まで充填された樹脂層を備えたことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、前記金属板は、ブリッジを形成するため複数に分割された線状パターンであることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、前記金属板は、複数の矩形状に分割された島状孤立電極パターンであることを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記基板上面から前記金属板を覆うように充填された樹脂層と、該樹脂層から露出するように前記金属板の一部が折り曲げられてほぼｍ字断面形状に形成されたコネクタとを備えたことを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項５記載の発明において、前記コネクタは、前記電子部品の熱を放熱するための放熱板に接続されていることを特徴とする。

請求項７記載の発明は、請求項２から６のいずれか一項記載の発明において、前記樹脂は、熱伝導性樹脂であることを特徴とする。

請求項８記載の発明は、請求項２から６のいずれか一項記載の発明において、 前記樹脂は、電磁遮蔽性樹脂であることを特徴とする。

請求項９記載の発明は、基板上に電子部品を実装する工程、前記基板上に前記電子部品を覆うようにブリッジを形成するための金属板を設ける工程を備えたことを特徴とする。

請求項１０記載の発明は、請求項９記載の発明において、前記基板上面から前記金属板の裏面まで樹脂層を充填する工程を備えたことを特徴とする。

請求項１１記載の発明は、請求項９または１０記載の発明において、前記金属板を、ブリッジを形成するため複数に分割して線状パターンを形成する工程を備えたことを特徴とする。

請求項１２記載の発明は、請求項９または１０記載の発明において、前記金属板を、複数の矩形状に分割して島状孤立電極パターンを形成する工程を備えたことを特徴とする。

請求項１３記載の発明は、請求項９記載の発明において、前記金属板の一部をほぼｍ字断面形状に折り曲げてコネクタを形成する工程と、前記基板上面から前記コネクタが露出すると共に前記金属板を覆うように樹脂を充填する工程と、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、基板上に電子部品を実装した電子回路部品にブリッジを形成するための金属板を搭載することにより電子部品の直上の領域を含めた３次元的な実装を行うことができるので、小型化を図った電子回路部品及びその製造方法の提供を実現することができる。

（ａ）は、本発明に係る電子回路部品の一実施の形態を示す外観斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）のＩｂ−Ｉｂ線断面図である。 本発明に係る電子回路部品の他の実施の形態を示す外観斜視図である。 本発明に係る電子回路部品の他の実施の形態を示す外観斜視図である。 （ａ）は、本発明に係る電子回路部品の他の実施の形態を示す外観斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）に示した電子回路部品のＩＶｂ−ＩＶｂ線断面図である。 （ａ）は、本発明に係る電子回路部品の他の実施の形態を示す外観斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）に示した電子回路部品のＶｂ−Ｖｂ線断面図である。 （ａ）〜（ｆ）は、本発明に係る電子回路部品の製造方法の一実施の形態を説明するための工程図である。 本発明に関連する電子回路部品の外観斜視図である。

本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
＜実施の形態１＞
図１（ａ）は、本発明に係る電子回路部品の一実施の形態を示す外観斜視図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＩｂ−Ｉｂ線断面図である。
電子回路部品１０は、リチウムイオン電池の保護回路を形成する電子部品２を用いたリチウムイオン電池保護モジュールである。
基板としてのプリント基板１に電子部品２が載置され、保護回路２の電極がリード線（例えば、ニッケル線）３、４にそれぞれ接続され、電子部品２を覆うようにブリッジを形成するための金属板５０が実装されている。

ここで、本明細書では「ブリッジ」とはほぼΠ字断面形状をいう。
金属板５は、プリント基板１に平行な上部５０ａ、上部５０ａに垂直な側部５０ｂ、５０ｃ、及び上部５０ａに平行で上部５０ａより短く、電子部品２に接触しない程度の幅を有する基部５０ｄ、５０ｅで構成されている。金属板５０は１枚の金属からなる板がほぼΠ字断面形状に折り曲げられたものである。

金属板５０は、例えば、銅板、錫メッキ銅板が用いられるが、アルミニウム板を用いてもよい。
プリント基板１は、例えば、ガラスエポキシ基板が用いられるが、限定されるものではなく、紙フェノール基板を用いてもよい。

このようにプリント基板１に、リチウムイオン電池の保護回路を形成する電子部品２を覆うようにブリッジを形成するための金属板５０を実装したことにより、電子部品２の直上の領域を含めた３次元的な実装を行うことができるので、小型化を図った電子回路部品の提供を実現することができる。

＜実施の形態２＞
図２は、本発明に係る電子回路部品の他の実施の形態を示す外観斜視図である。
図２に示した実施の形態の図１に示した実施の形態との相違点は、金属板を分割することにより複数の電気回路を形成した点である。
具体的には、図２に示した電子回路部品１１は、プリント基板１に電子部品２が載置され、電子部品２の電極が配線３、４にそれぞれ接続され、電子部品２を覆うように複数（図では３つであるが限定されるものではない。）のブリッジを形成するための金属板５１−１〜５１−３が実装されている。

このようにプリント基板１に実装した電子部品２を覆うように複数のブリッジを形成するための金属板５１−１〜５１−３を実装したことにより、電子部品２の直上の領域を含めた３次元的な実装を行うことができるので、小型化を図った電子回路部品の提供を実現することができる。

＜実施の形態３＞
図３は、本発明に係る電子回路部品の他の実施の形態を示す外観斜視図である。
図３に示した実施の形態の図２に示した実施の形態との相違点は、プリント基板１の上面から金属板５１−１〜５１−３の裏面まで樹脂５２を充填した点である。

具体的には、図３に示した電子回路部品１２は、プリント基板１に電子部品２が載置され、電子部品２の電極が配線３、４にそれぞれ接続され、電子部品２を覆うように複数（図では３つであるが限定されるものではない。）のブリッジを形成するための金属板５１−１〜５１−３が実装され、プリント基板１の上面から金属板５１−１〜５１−３の裏面まで樹脂５２が充填されている。

このようにプリント基板１に実装した電子部品２を覆うようにブリッジを形成するための金属板５１−１〜５１−３を実装すると共に、プリント基板１の上面から金属板５１−１〜５１−３の裏面まで樹脂５２を充填したことにより、電子部品２の直上の領域を含めた３次元的な実装を行うことができるので、小型化を図ると共に、衝撃や振動等に対する耐性を向上させた電子回路部品の提供を実現することができる。

尚、樹脂としては、熱伝導性樹脂を用いても良く、電磁遮蔽性樹脂を用いても良い。
樹脂として熱伝導性樹脂を用いた場合には電子部品の放熱効果が向上し、電磁遮蔽樹脂を用いた場合には電子部品が高周波を扱う場合には電磁波の漏洩の抑制効果が期待できる。

熱伝導性樹脂としては、例えば、シリコーン樹脂に銀を混合したものが挙げられ、電磁遮蔽性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂にフェライト粒子を混合したものが挙げられる。

＜実施の形態４＞
図４（ａ）は、本発明に係る電子回路部品の他の実施の形態を示す外観斜視図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示した電子回路部品のＩＶｂ−ＩＶｂ線断面図である。尚、図では見やすくするため上側のプリント基板を接続端子から離して記載した。
図４（ａ）、（ｂ）に示した実施の形態と図２に示した実施の形態との相違点は、金属板をカットして複数の接続端子５３−１〜５３−６に形成し、プリント基板１及び接続端子５３−１〜５３−６を覆うように他のプリント基板７を接続した点である。
具体的には、図４（ａ）、（ｂ）に示した電子回路部品１３は、プリント基板１に電子部品２が載置され、電子部品２の電極が配線３、４にそれぞれ接続され、電子部品２を覆うように複数（図では３つであるが限定されるものではない。）のブリッジを形成するためのコの字断面形状の金属板からなる接続端子５３−１〜５３−６が実装され、その接続端子５３−１〜５３−６の上に他のプリント基板７が接続されている。これら接続端子５３−１〜５３−６とプリント基板７とでブリッジが形成される。

このようにプリント基板１に実装した電子部品２を覆うようにブリッジを形成するための金属板からなる接続端子５３−１〜５３−６を実装すると共に、その接続端子５３−１〜５３−６の上に他のプリント基板７を接続することにより、電子部品２の直上の領域を含めた３次元的な実装を行うことができるので、小型化を図ると共に、衝撃や振動等に対する耐性を向上させた電子回路部品の提供を実現することができる。

＜実施の形態５＞
図５（ａ）は、本発明に係る電子回路部品の他の実施の形態を示す外観斜視図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示した電子回路部品のＶｂ−Ｖｂ線断面図である。尚、図では見やすくするため上側のプリント基板を接続端子から離して記載した。

図５（ａ）、（ｂ）に示した実施の形態と図４（ａ）、（ｂ）に示した実施の形態との相違点は、電子回路部品１４をプリント基板７に対して着脱自在に形成した点である。
具体的には、図５（ａ）、（ｂ）に示した電子回路部品１４は、プリント基板１に電子部品２が載置され、電子部品２の電極が図には示されない配線３、４にそれぞれ接続され、電子部品２を覆うように複数（図では６つであるが限定されるものではない。）のブリッジを形成するための金属板からなる接続端子５４−１〜５４−６が実装される。その接続端子５４−１〜５４−６の上に他のプリント基板７のコネクタ５５がコネクタ５４に接続される。これら接続端子５４−１〜５４−６とプリント基板７とでブリッジが形成される。

ここで、接続端子５４−２は、プリント基板１に接続される接続部５４−２ａ、接続部５４−２ａに垂直な基部５４−２ｂ、基部５４−２ｂから延長されほぼｍ字断面形状に折り曲げられたコネクタ部５４−２ｃ、コネクタ部５４−２ｃから電子部品２の上面近傍まで延長され電子部品２の熱を伝導するための伝導部５４−２ｄ、及び電子部品２の熱を外部に放熱するための放熱部５４−２ｅで構成されている。
他の接続端子５４−１、５４−３〜５４−６も接続端子５４−２と同様な構造を有している。
これらの放熱部５４−１ｅ〜５４−６ｅにより電子部品２の放熱が行われる。また、樹脂５２が熱伝導性樹脂の場合には放熱効果が促進される。
また、電子回路部品１４が故障したり、不良品であったりした場合には良品との交換が容易となる。

＜実施の形態６＞
図６（ａ）〜（ｆ）は、本発明に係る電子回路部品の製造方法の一実施の形態を説明するための工程図である。
１枚の金属板を打ち抜くかあるいはフォトリソグラフィ技術を用いて接続端子、及び中継端子がライナー５６ｂで接続された金属板５６ａを準備する（図６（ａ））。
金属板５６ａをほぼコの字断面形状に折り曲げる（図６（ｂ））。
電子部品２を実装したプリント基板１にほぼコの字断面形状に折り曲げた金属板５６ａを実装する（図６（ｃ））。
プリント基板１の上面から金属板５６ａの裏面まで樹脂５２を充填して硬化させる（図６（ｄ））。
金属板５６ａのライナー５６ｂをダイサー５７等で切削することにより（図６（ｅ））、接触端子５６−１〜５６−４、５６−９〜５６−１２及び中継端子（半田接続端子）５６−５〜５６−８を有する電子回路部品１５が得られる（図６（ｆ））。
接触端子５６−１〜５６−４、５６−９〜５６−１２及び中継端子（半田接続端子、島状孤立電極ともいう）５６−５〜５６−８をラグ板のように電子部品や配線コードを接続することができ、電子部品２の実装密度を向上させることができる。

すなわち、端子を個片で実装すると部品点数が多くなり実装コストが高くなる。また、電子回路部品を置いたとき不安定となるため、形状に大きな制約が生じる。このため、上述したような各端子がライナーで接続された状態で実装し、樹脂を硬化させた後、ダイサーなどで形状を任意に切り分け端子等の部品を形成することで接触端子としての機能、半田接続端子（更に上に部品実装をする）としての機能を有することができる。

ここで、通常、樹脂５２はエポキシ系の樹脂が用いられるが、熱膨張係数を合わせることと、強度を上げるためにフィラーを混入（７０％〜８０％程度）させる。この混入物により、樹脂の特性をコントロールしているが、限界がある。そこで、上述したように端子等を配置することで電子回路部品自体の熱抵抗を下げることができる。

なお、上述した実施の形態は、本発明の好適な実施の形態の一例を示すものであり、本発明はそれに限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲内において、種々変形実施が可能である。
例えば、上記実施の形態では電子部品がリチウムイオン電池の保護回路部品の場合で説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、集積回路、トランジスタ、抵抗器、コンデンサ、コイル等の部品であってもよい。この場合には、リード線３，４の代わりに例えばフラットケーブルやフレキシブル基板が用いられる。

＜効 果＞
従来のリチウムイオン電池保護モジュールではコンタクトブロック等の外部端子を接合する場合、部品実装エリア以外に外部端子を実装する面積を確保する必要があったが、金属を外部端子として利用する事によりプリント基板を小型化する事ができる。
これに伴い実装部品（外部端子）の削減、プリント基板の小型化が可能となりコスト削減につながり、モジュール自体も小型となり客先での設計の自由度が向上し最終製品の小型化にも貢献可能となる。
更に封止樹脂に特定の機能を持たせることにより応用利用も可能となる。
また、実施の形態４のように金属を配線だけではなく別基板との接続に使用することにより、プリント基板上での接続用端子の配置、および接続部品の実装が不要となり上記と同等の効果が期待できる。
更にコネクタ機能を持たせて基板同士を接合すると、片方が不良となったときに基板を取り外し別の良品基板との付け替えが容易に行えるメリットがある。

本発明は、電子部品をプリント基板に実装する際の実装方式、および、これを用いた電子部品、および、電子製品全般に利用可能である。

１、７ プリント基板
２ 電子部品
３、４ リード線
１０、１１、１２、１３、１４、１５ 電子回路部品
２０、５２ 樹脂
２１ コンタクトブロック
５０、５１−１〜５１−３、５３−１〜５３−６、５４−１〜５４−６、５６−１〜５６−１２ 金属板
５５ コネクタ
５７ ダイサー

実開平０７−０１４６７０号公報 特開平０８−１８０９４４号公報

Claims (13)

1. 電子部品を実装した基板と、該電子部品を覆うように前記基板に設けたブリッジを形成するための金属板とを備えたことを特徴とする電子回路部品。
2. 前記基板上面から前記金属板の裏面まで充填された樹脂層を備えたことを特徴とする請求項１記載の電子回路部品。
3. 前記金属板は、ブリッジを形成するため複数に分割された線状パターンであることを特徴とする請求項１または２記載の電子回路部品。
4. 前記金属板は、複数の矩形状に分割された島状孤立電極パターンであることを特徴とする請求項１または２記載の電子回路部品。
5. 前記基板上面から前記金属板を覆うように充填された樹脂層と、該樹脂層から露出するように前記金属板の一部が折り曲げられてほぼｍ字断面形状に形成されたコネクタとを備えたことを特徴とする請求項１記載の電子回路部品。
6. 前記コネクタは、前記電子部品の熱を放熱するための放熱板に接続されていることを特徴とする請求項５記載の電子回路部品。
7. 前記樹脂は、熱伝導性樹脂であることを特徴とする請求項２から６のいずれか一項記載の電子回路部品。
8. 前記樹脂は、電磁遮蔽性樹脂であることを特徴とする請求項２から６のいずれか一項記載の電子回路部品。
9. 基板上に電子部品を実装する工程、前記基板上に前記電子部品を覆うようにブリッジを形成するための金属板を設ける工程を備えたことを特徴とする電子回路部品の製造方法。
10. 前記基板上面から前記金属板の裏面まで樹脂層を充填する工程を備えたことを特徴とする請求項９記載の電子回路部品の製造方法。
11. 前記金属板を、ブリッジを形成するため複数に分割して線状パターンを形成する工程を備えたことを特徴とする請求項９または１０記載の電子回路部品の製造方法。
12. 前記金属板を、複数の矩形状に分割して島状孤立電極パターンを形成する工程を備えたことを特徴とする請求項９または１０記載の電子回路部品の製造方法。
13. 前記金属板の一部をほぼｍ字断面形状に折り曲げてコネクタを形成する工程と、前記基板上面から前記コネクタが露出すると共に前記金属板を覆うように樹脂を充填する工程と、を備えたことを特徴とする請求項９記載の電子回路部品の製造方法。

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