JP2013165207A - 導線付き回路基板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ロウ濡れ性の悪い耐熱性導線と回路基板との接続に当たり、圧着端子を必要としない簡易な構成で、しかも、溶接による高い接合強度と高い導通信頼性を備えた回路基板とその製造方法を提供する。
【解決手段】導線１５がロウ濡れ性の悪い耐熱性芯線１５０と、該耐熱性芯線１５０を覆う耐熱性絶縁被覆１５１とからなり、電極部１２０ロウ接手段１３を介して実装し、固定したロウ濡れ性の良い金属材料からなる金属片端子部１４と、上記耐熱性芯線１５０の端末部とを溶接固定した溶接部Ｐ_ＷＬＤに直交する方向の溶接軸ＡＸ_ＷＬＤ上に絶縁性基板１０が存在しないように絶縁性基板１０の一部を切り欠いた基板切り欠き部１１を設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、高温環境下で使用されるセンサやアクチュエータ、又は、発熱を伴うセンサやアクチュエータを制御すべく、ロウ濡れ性やハンダ濡れ性の悪い耐熱性導線が接続された導線付き回路基板とその製造方法に関する。

近年、自動車エンジン等の内燃機関や一般産業機器の制御において高性能化が進み、様々なセンサやアクチュエータが用いられるようになっており、センサやアクチュエータとそれを制御するための回路基板との接続における信頼性の向上が重要視されている。

特許文献１には、プリント配線基板と、該プリント配線基板に接続されかつワイヤハーネスを構成する１以上のケーブルと、該プリント配線基板及び該プリント配線基板と接続された該ケーブルの端部とが一体化して埋め込まれた樹脂構造体とを備え、該ケーブルは該樹脂構造体から各別に引き出され、該ワイヤハーネスと一体化されたことを特徴とする電子ユニットが開示されている。
特許文献１にあるような、従来の回路基板においては、ワイヤハーネスが、プリント基板の導体部に直接ハンダ付けされたり、プリント基板に予め接続されたコネクタと嵌合するコネクタを介して間接的に接続されたりしている。

一方、エンジン冷却水温、吸気温度、燃焼排気温度等を測定する温度センサや、酸素センサ、空燃比センサ、ＮＯｘセンサ、アンモニアセンサ、ＰＭセンサ等の燃焼排気を被測定ガスとして、被測定ガス中に含まれる特定成分の濃度を検出するガスセンサ等の検出部は、エンジンルーム内や、排気流路等、比較的高温に晒される環境に設けられ、これらのセンサを制御する回路基板は、検出結果の安定化を図るために高温に晒されない比較的安定した温度環境に載置するのが望ましく、検出部とは別体に設けられ、検出部と耐熱性導線を介して接続されている。
また、グロープラグやヒータ等のアクチュエータは、高温環境に晒されるだけでなく、それ自身が発熱するため、このような発熱を伴うアクチュエータと回路基板との接続にも耐熱性導線を用いる必要がある。
このような耐熱性導線には、２００℃以上の高温に対する耐熱性が要求され、例えば、導電性の高い軟銅線と耐熱性の高いステンレス線とを撚り線とした耐熱性芯線や、導電性の高い銅線に耐熱性を向上させるためのニッケルメッキ等を施して撚り線とした耐熱性芯線等を、例えば、フッ素ゴム、シリコーンゴム、ポリイミド、架橋ポリエチレン、架橋塩化ビニル、ガラス繊維等の耐熱性の絶縁被覆で覆ったものが用いられている。

ところが、このような耐熱性芯線は、ハンダ濡れ性が悪く、回路基板の電極部やコネクタに直接ハンダ付けによって固定することが困難である。
このため、このようなハンダ濡れ性の悪い耐熱性導線と回路基板との接続には、特許文献２にあるように、予め、耐熱性芯線の端末部に金属製の圧着端子を圧着固定した後、回路基板に圧着端子の端末部を挿入し、ハンダ付けやロウ付け等により回路基板上に形成された電極部と接続することによって行われている。

しかし、耐熱性芯線の接続された状態の圧着端子を回路基板に挿入固定する作業を自動化するのは容易ではない。
一方、予め、圧着端子を制御回路に実装した後、耐熱性導線を圧着しようとすると、複数の耐熱性導線を接続するには、複数の耐熱性導線間に圧着作業を行うためのスペースが必要となり、回路基板の体格が増大する虞がある。
さらに、圧着端子と耐熱性芯線との密着性が不十分であると接触抵抗が大きくなり、センサの検出精度の低下やアクチュエータの制御精度の低下を招く虞がある。

また、特許文献３には、異種の金属材料からなる端子と電線とを接続する際に発生するガルバニック腐食を防止し、低コスト、かつ、優れた接続強度及び接続抵抗を有する端子付き電線の接続方法として、圧着端子に導電防食層を設けた上で、電線と超音波溶接によって一体化する方法が開示されている。

ところが、超音波溶接によって異種の金属材料を含む電線を直接、回路基板の電極部に接続するためには、回路基板を挟んだ状態で、電線と電極部とを加圧しながら超音波振動を加えることになり、回路基板に用いられているガラスエポキシ樹脂などの絶縁性基板に超音波振動が吸収され溶接が困難であった。

そこで、本発明は、かかる実情に鑑み、ロウ濡れ性の悪い耐熱性導線と回路基板との接続に当たり、圧着端子を必要としない簡易な構成で、しかも、溶接による高い接合強度と高い導通信頼性を備えた導線付き回路基板と、標準化、自動化が容易な導線付き回路基板の製造方法とを提供することを目的とする。

請求項１の発明では、回路配線部（１２１、２２１、３２１）と電極部（１２０、２２０、３２０、４２０、５２０）とからなる導体部（１２、２２、３２、４２、５２）と、該導体部（１２、２２、３２、４２、５２）を形成した絶縁性基板（１０、４０）と、該絶縁性基板（１０、４０）に実装した回路部品（１６）と、上記電極部（１２０、２２０、３２０、４２０、５２０）と外部との接続を図る導線（１５、１５ａ）とを含む導線付き回路基板（１、２、３、４、５）（導線まで回路基板に含めるのか→導線付き回路基板に変更しました。）であって、上記導線（１５、１５ａ）がロウ濡れ性の悪い耐熱性芯線（１５０）と、該耐熱性芯線（１５０）を覆う耐熱性絶縁被覆（１５１）とからなり、上記電極部（１２０、２２０、３２０、４２０、５２０）にロウ接手段（１３）を介して実装し、固定したロウ濡れ性の良い金属材料からなるロウ接用の金属片端子部（１４、２４、３４、４４、５４）と、上記耐熱性芯線（１５０）の端末部とを溶接固定した溶接部（Ｐ_ＷＬＤ）に直交する方向の溶接軸ＡＸ_ＷＬＤ上に上記絶縁性基板（１０、４０）が存在しないように上記絶縁性基板（１０、４０）の一部を切り欠いた基板切り欠き部（１１、４１）を設けたことを特徴とする。

請求項２の発明では、回路配線部（６２１、７２１）と電極部（６２０、７２０）とからなる導体部（６２、７２）と、該導体部（６２、７２）を形成した絶縁性基板（６０、７０）と、該絶縁性基板（６０、７０）に実装した回路部品（１６）と、上記電極部（６２０、７２０）と外部との接続を図る導線（１５）とを含む導線付き回路基板（６、７）であって、上記導線（１５）がロウ濡れ性悪い耐熱性芯線（１５０）と、該耐熱性芯線（１５０）を覆う耐熱性絶縁被覆（１５１）とからなり、上記電極部（６２０、７２０）にロウ接手段（１３）を介して実装し、固定したロウ濡れ性の良い金属材料からなるロウ接用の金属片端子部（６４、７４）と、上記耐熱性芯線（１５０）の端末部とを溶接固定した溶接部（Ｐ_ＷＬＤ）に直交する方向の溶接軸（ＡＸ_ＷＬＤ）上に上記絶縁性基板（６０、７０）が存在しないように上記金属片端子部（６４、７４）の一部を上記絶縁性基板（６０、７０）に対して垂直方向、又は、水平方向に伸びる延接部（６１、７１）を設けたことを特徴とする。

請求項３の発明では、上記ロウ接手段が、軟ロウであるハンダ、又は、硬ロウである銅ロウ、又は、銀ロウのいずれかである。

請求項４の発明では、上記金属片端子部を構成する上記ロウ濡れ性の良い金属材料が、銅、ニッケル、ニッケル合金（Ｎｉ／ＳＵＳ／Ｎｉクラッド鋼）、４１アロイ（鉄ニッケル合金）、黄銅、青銅、ニッケル・銅・パラジウム・銀・錫・白金・金等のメッキを施した鋼材のいずれかである。

請求項５の発明では、上記ロウ濡れ性の悪い耐熱性芯線が、錫メッキ又はニッケルメッキを施した軟銅線を撚り線としたもの、ニッケルメッキを施した軟銅線とステンレス線とを撚り線としたもの、ステンレス線を撚り線としたもの、アルミニウム線を撚り線としたもののいずれかである。

請求項６の発明では、上記耐熱性絶縁被覆が、フッ素ゴム、フッ素樹脂、シリコーンゴム、シリコーン樹脂、ポリイミド、架橋ポリエチレン、架橋塩化ビニル、ガラス繊維のいずれかである。

請求項７の発明では、請求項１ないし５いずれか記載の回路基板の製造方法であって、少なくとも、上記回路配線部と電極部とからなる導体部を形成した上記絶縁性基板の実装面に、上記回路部品と上記金属片端子部とを実装する実装工程と、上記溶接軸（ＡＸ_ＷＬＤ）上に上記絶縁性基板（１０、４０、５０、６０、７０）が存在しない位置において上記金属片端子部（１４、２４、３４、４４、５４、６４、７４）と上記耐熱性芯線（１５０）の端末部とを接合する端子接合工程を具備する。

請求項８の発明では、上記端子接合工程で用いられる接合手段が、超音波溶接（ＵＳＷ）、抵抗溶接（ＲＷ）、又は、レーザ溶接（ＬＷ）のいずれかである。

本発明の回路基板では、上記金属片端子部と上記耐熱性芯線の端末部とが、圧着端子を用いることなく溶接によって接合されているので、原子、分子レベルで両者が結合しており、回路基板と外部との接続を図る導線とが高い接合強度で接続されており、高い導通信頼性を発揮できる。

一方、本発明の回路基板の製造方法では、上記金属片端子部と上記耐熱性芯線との接続に際して、圧着端子を使用していないので複雑なハンドリングが必要となる圧着工程が不要となり、また、上記金属片端子部と上記耐熱性芯線の端末部とが溶接軸方向に上記絶縁性基板が存在しない位置において溶接される。
溶接手段として、超音波溶接を用いた場合には、溶接部を形成する際の加圧軸方向に絶縁性基板が介在せず、溶接チップとアンビルとで金属片端子部と耐熱性芯線の端末部とを挟み込んで超音波振動を加えることが出来るため、上記絶縁性基板によって振動が吸収されることがない。

また、耐熱性導線を、上記絶縁性基板の外部方向からスライドさせ、耐熱性芯線の端末部を金属片端子部の表面に移動させ、上記絶縁性基板の上下方向から超音波溶接機の溶接チップ及びアンビルで挟み込むようにして溶接作業を行うことができるので、動作が単純で自動化が極めて容易である。
この際、上記絶縁性基板と上記金属片端子部の段差を利用することで上記耐熱芯線がバラバラにならず纏まるため作業性が向上し、専用の治具等も不要とすることができる。

溶接手段として、抵抗溶接（ＲＷ）を用いた場合には、上記金属片端子部と上記耐熱性芯線の端末部とを溶接する際に溶接部の溶接軸方向に上記絶縁性基板存在しないので、上記溶接軸方向の両側から、上記金属片端子部と上記耐熱性芯線の端末部とを挟み込むようにして一対の電極を移動させ溶接を行うことが可能で、自動化も極めて容易である。
加えて、上下方向から一対の電極で挟み込むことによって、溶接の出来栄え（接合強度）が安定する効果も発揮される。

溶接手段として、レーザ溶接（ＬＷ）を用いた場合には、上記金属片端子部と耐熱性芯線との溶接部の溶接軸方向に絶縁性基板が存在しない位置において溶接されるので、耐熱性芯線として、電導率の高い銅線に耐熱性の高いニッケルメッキを施した耐熱性導体を撚り線としたものや、アルミニウム等が用いられていても、溶接部となる部分の周囲に損傷を受ける基板が存在しないため、溶融温度の高い耐熱性導体を芯線として用いた耐熱性芯線を溶接できる程度の比較的高い出力のレーザ光を用いて溶接を行うことができ、自動化も容易である。

本発明の第１の実施形態における回路基板の概要を示し、（ａ）は、上面図、（ｂ）は断面図、（ｃ）は、要部拡大断面図、（ｄ）は、下面図。 図１の回路基板の製造方法について（ａ）〜（ｃ）の順を追って説明するための斜視図。 図１の回路基板を用いた回路パケージモジュールの一例を示す透過斜視図。 （ａ）、（ｂ）の順を追って、図３に続く工程を説明するための要部断面図。 本発明の第２の実施形態における回路基板の概要を示し、（ａ）は、上面図、（ｂ）は断面図、（ｃ）は、下面図。 本発明の第３の実施形態における回路基板の概要を示し、（ａ）は、上面図、（ｂ）は断面図、（ｃ）は、下面図。 本発明の第４、第５の実施形態における回路基板の概要を示し、（ａ−１）、（ｂ−１）は、斜視図、(ａ―２)、（ａ―３）、（ｂ−２）、（ｂ−３）は、断面図。 本発明の第６、第７の実施形態における回路基板の概要を示し、（ａ−１）、（ｂ−１）は、斜視図、(ａ―２)、（ａ―３）、（ｂ−２）、（ｂ−３）は、断面図。 本発明の適用し得る他の溶接手段を示し、（ａ）は、抵抗溶接機を用いた場合の断面図、（ｃ）は、レーザ溶接機を用いた場合の断面図。

図１〜３を参照して、本発明の第１の実施形態における導線付き回路基板１（以下、適宜、回路基板１と称する。）について説明する。なお、本発明において、特に制御回路の機能を限定するものではなく、高温環境下に晒されるセンサの制御や、発熱体等の温度上昇を伴うアクチュエータの制御など、被制御部との接続に２００℃以上の高耐熱性を必要としロウ濡れ性の悪い耐熱性芯線１５０を耐熱性絶縁被覆１５１で覆った耐熱性導線１５が外部との接続に用いられる導線付き回路基板に適宜採用し得るものである。
また、本発明の導線付き回路基板の製造方法については、各実施形態の説明とあわせて適宜説明する。

回路基板１は、絶縁性基板１０に所定の配線パターンが形成された回路配線部１２１と電極部１２０とからなる導体部１２が形成され、抵抗、コンデンサ、コイル等の受動部品及び制御ＩＣ、半導体等の能動部品からなる所定の回路部品１６が実装されている。
電極部１２０には、ロウ接手段１３を用いてロウ濡れ性の良い金属片端子部１４がロウ接されている。
なお、ロウ濡れ性が良いとは、ロウ材を加熱したときに、母材となる電極部１２０、又は、金属片端子部１４をできるだけ溶融することなく濡れ広がる状態をいう。
ロウ接手段１３には、軟ロウであるハンダ、又は、硬ロウである銀ロウ、銅ロウのいずれのロウ材を用いても良い。
ただし、硬ロウを用いる場合には、ロウ材の溶融温度が高くなるので、回路基板１の耐熱性を考慮して、電極部１２０が絶縁性基板１０から剥がれてしまうような場合には、比較的低い温度で濡れ広がるハンダを用いるのが望ましい。
ロウ接用の金属片端子部１４には、ロウ濡れ性の悪い耐熱性導芯線１５０の端末部が後述する溶接手段によって溶接固定されている。
絶縁性基板１０は、ガラスエポキシ樹脂、セラミックス等の公知の絶縁性材料が用いられている。
また、絶縁性基板１０は、基板内部に回路を設けた、いわゆる、多層基板であっても良い。

本実施形態においては、耐熱性芯線１５０の端末部を溶接固定した溶接部Ｐ_ＷＬＤに直交する方向の溶接軸ＡＸ_ＷＬＤ上に絶縁性基板１０が存在しないように、絶縁性基板１０の外周縁端部には、図１（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、図２に示すように、絶縁性基板１０の外周縁の一部を内側に向かって切り欠いた基板切り欠き部１１が形成されている。
図１（ｄ）及び、図２（ａ）に示すように、導体部１２の端末に形成された電極部１２０は、切り欠き部１１の周囲に設けられ、略コ字形に形成されている。
なお、本実施形態においては、切り欠き部１１の端縁との間に一定の間隙を設けてその周囲を覆うように、略コ字形に形成した例を示したが、電極部１２０は、必ずしも、電極部１２０と切り欠き部１１の端縁との間に隙間を設ける必要はなく切り欠き部１１の端縁まで引き伸ばしても良い。
さらに、図１（ｃ）、図２（ａ）に示すように、ロウ接手段１３を介して、略平板状の金属片端子部１４が実装され、金属片端子部１４の２辺、又は、３辺が絶縁性基板１０の実装面に形成された電極部１２０に固定されている。
本実施形態においては、ロウ接手段１３が、電極部１２０の全面を覆うような略コ字形に設けた例を示したが、ロウ接手段１３は必ずしも、電極部１２０の全面を覆う必要はなく、金属片端子部１４と電極部１２０との十分な接合強度が発揮できれば、電極部１２０の複数個所を部分的に覆うように矩形状に形成して、複数個所に配設しても良い。
金属片端子部１４は、回路部品１６と同様にチップマウンタ、ハンダリフロー等の公知の実装手段を用いた実装工程において絶縁性基板１０上に容易に実装し、固定することが可能である。
なお、金属片端子部１４には、方向性（上下・左右・表裏）がないので極めて容易に実装することができる。
金属片端子部１４には、銅、ニッケル、ニッケル合金（Ｎｉ／ＳＵＳ／Ｎｉクラッド鋼等）、４１アロイ（鉄ニッケル合金）、黄銅、青銅、ニッケル・銅・パラジウム・銀・錫・白金・金等のメッキを施した鋼材等のハンダ濡れ性、ロウ濡れ性の良い材料が用いられている。

金属片端子部１４の一方の表面が、図１（ｃ）、図２（ｂ）に示すように、基板切り欠き部１１から露出し、その表面に導線１５の耐熱性芯線の端末部１５０が後述する溶接手段を用いた端子溶接工程において溶接固定されている。
導線１５は、例えば、導電性の高い銅線と耐熱性の高いステンレス線とを撚り線としたものや、導電性の高い軟銅線に耐熱性を向上させるための錫メッキやニッケルメッキ等を施して撚り線としたものを耐熱性芯線１５０とし、フッ素ゴム、フッ素樹脂、シリコーンゴム、シリコーン樹脂、ポリイミド、架橋ポリエチレン、架橋塩化ビニル、ガラス繊維等からなる耐熱性絶縁被覆１５１で覆ったもの等が用いられている。
また、金属片端子部１４に、ニッケル、ニッケル合金、チタン、チタン合金等の導電防食層を形成することに加え、後述する接合方法の選択により、アルミニウム線を芯線に用いた耐熱性導線の利用も可能となる。

図２（ｃ）に示すように、導線１５の耐熱性芯線１５０の端末部が切り欠き部１１から露出する金属片端子部１４に配設され、耐熱性芯線１５０と金属片端子部１４とが後述する端子溶接工程によって溶接固定される。
このとき、切り欠き部１１は、耐熱性芯線１５０の端末部を金属片端子部１４に案内するガイドの役割を果たすと共に、絶縁被覆１５１の先端を保持する機能も発揮することができる。

ここで、図３を参照して、本発明に適用される端子溶接工程の一例について説明する。本実施形態においては、溶接手段として公知の超音波溶接機ＵＳＷを用いる。
超音波溶接機ＵＳＷは、トランスデューサＴＲＳで電気信号を超音波振動に変換し、超音波ホーンＨＲＮを介して、溶接チップＣＨＰに伝達すると共に、溶接チップＣＨＰを加圧することによって、アンビルＡＮＶで支えられた金属片端子部１４と耐熱性芯線１５０の端末部とに中庸的な圧力を加えながら並行振動させることによって金属片端子部１４と耐熱性芯線１５０の端末部との間で原子拡散を誘起させ、金属原子レベルでの結合を引起し、溶接部Ｐ_ＷＬＤを形成するものである。

本発明では、絶縁性基板１０に切り欠き部１１が形成されているため、溶接部Ｐ_ＷＬＤを形成する際の加圧軸方向に絶縁性基板１０が介在せず、溶接チップＣＨＰとアンビルＡＮＶとで金属片端子部１４と耐熱性芯線１５０の端末部とを挟み込んで超音波振動を加えたときに絶縁性基板１０によって振動が吸収されることがない。
また、導線１５を、絶縁性基板１０の側面方向からスライドさせ、耐熱性芯線１５０の端末部を金属片端子部１４の表面に移動させ、上下方向から超音波溶接機ＵＳＷの溶接チップＣＨＰ及びアンビルＡＮＶで挟み込むようにして溶接作業を行うことができるので、動作が単純で自動化が極めて容易である。
加えて、切り欠き部１１が耐熱性芯線１５０の端末部を挿通するガイドの役割を果たすため、専用の治具を必要とせず、さらに自動化が容易となっている。

以上の工程を経て、回路部品１６が実装され、金属片端子部１４を介して、導線１５が接続された絶縁性基板１０によって回路基板１が完成し、例えば、ＰＰＳ、ＰＢＴ、ＰＡＩ等の熱可塑性樹脂、又は、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、ポリイミド、ポリウレタン等の熱硬化性樹脂を用いて、回路基板１の周囲を覆うように樹脂成形部１７を形成して、図４に示すような、回路パケージモジュール１００が完成する。
なお、回路基板１の機能に応じて、絶縁性基板１０に実装される回路部品１６、金属片端子部１４、及び、接続される耐熱導線１５の数は適宜選変更し得る。
当然のことながら、本発明は、ロウ濡れ性の悪い、導線１５のみが接続された回路基板に限定される訳ではなく、導線１５以外に、通常のハンダ付けによって接続可能な通常の導線を含むものにも適宜採用し得るものである。
さらに、上記実施形態においては、回路基板１の一面にのみ回路部品を実装した例を示したが、両面実装を施しても良い。

図５を参照して本発明の第２の実施形態における回路基板２について説明する。なお、上記実施形態と同じ構成については、同じ符号を付したので説明を省略する（以下の実施例においても同様である）。
上記実施形態では、金属片端子部１４を略矩形平板状に形成した例を示したが、本実施形態においては、図５（ａ）に示すように、導体部２２の端末部、接合手段２３、及び、金属片端子部２４を略Ｈ字形に形成し、隣り合う金属片端子部２４が、交互に位置をずらして千鳥に並べた点が相違する。
このような構成とすることで、金属片端子部２４の接合強度を低下させることなく、複数の導線１５の配置間隔を短くし幅方向の体格を小さくすることができる。
なお、電極部１２０、及び、ロウ接手段１３は、必ずしも、全てが回路配線部１２１と導通するように形成する必要はなく、本図に示すように、一部が回路配線部１２１と切り離されて島状に点在するように設けてあっても良い。
本実施形態における回路基板１を用いて、幅方向の体格を小さくした場合に、導線方向の体格が却って長くなる虞があるが、その分は、導線１５の長さの調整により対応することができ、特に、車両用エンジン等の搭載スペースが限られている場合に、ガスセンサやヒータ等の制御装置において、搭載性向上に優れた効果を発揮する。
本実施形態においても、切り欠き部１１から金属片端子部２４の表面が露出しており、溶接軸ＡＸ_ＷＬＤ上に絶縁性基板１０が存在しないので、金属片端子部２４と導線１５の耐熱性芯線１５０の端末部とを容易に溶接することが可能である。

図６を参照して本発明の第３の実施形態における回路基板３について説明する。上記実施形態においては、金属片端子部１４を略矩形平板状に形成した例、及び、金属片端子部２４を略Ｈ字形に形成した例を示したが、本実施形態においては、本図に示すように、導体部３２の端末部や金属片端子部３４において、角部をＲ形状にした点が相違する。
本実施形態においても上記実施形態と同様の効果を発揮するのに加え、金属片端子部３４の角部をＲ形状にしてあるので電界集中による端子間の短絡や角部への応力集中が抑制され、回路基板３の信頼性の向上を図ることもできる。
また、本実施形態のように上記第２の実施形態における金属片端子部２４の角部をＲ形状にしても良い。

図７を参照して、本発明の第４の実施形態における回路基板４、４ａ、第５の実施形態における回路基板５、５ａについて説明する。
上記実施形態においては、絶縁性基板１０の端縁から切り欠き部１１を形成したが、第４の実施形態においては、本図（ａ―１）、（ａ―２）、（ａ―１３）に示すように、絶縁性基板４０の端縁から内側に引き込んだ位置に貫通孔４１を穿設して、金属片端子部４４と耐熱性芯線１５０の端末部との溶接を可能とした点が相違する。
また、本図（ａ―２）に示すように、導線１５を金属片端子部４４の実装面側に溶接しても良いし、本図（ａ―３）に示すように、導線１５ａの耐熱性芯線１５０ａを屈曲させて、金属片端子部４４の裏面側に溶接しても良い。
さらに、上記実施形態においては、金属片端子部１４の端縁が絶縁性基板１０の外周縁よりも内側に引き込んだ位置となるように、配設して、切り欠き部１１を耐熱性芯線１５０の挿通ガイドとして利用した例を示したが、第５の実施形態においては、本図（ｂ−１）、（ｂ−２）、（ｂ−３）に示すように、絶縁性基体１０の端縁よりも外側にはみ出すように配設しても良い。
加えて、本図（ｂ−２）に示すように、上記実施形態と同様、耐熱性芯線１５０を切り欠き部１１に挿通する方向に向けて溶接しても良いし、本図（ｂ−３）に示すように、金属片端子部５４の外周側にはみ出した部分を利用して、絶縁性基体１０の端縁に平行な方向に向けて耐熱性芯線１５０を配設して溶接しても良い。
この場合、溶接部Ｐ_ＷＬＤが絶縁性基板１０の外周端縁の外側に位置するので、切り欠き部１１がなくても、金属片端子部５４と耐熱性芯線１５０の端末部との溶接が可能となる。

図８を参照して、本発明の第６の実施形態における回路基板６、６ａと第７の実施形態における回路基板７、７ａについて説明する。
上記実施形態においては、いずれも、金属片端子部１４、２４、３４、４４、５４を略平板状に形成した例を示したが、金属片端子部６４、７４と、耐熱性芯線１５０の端末部とを溶接固定した溶接部Ｐ_ＷＬＤに直交する方向の溶接軸ＡＸ_ＷＬＤ上に絶縁性基板６０、７０が存在しないように金属片端子部６４、７４の一部を絶縁性基板６０、７０に対して垂直方向、又は、水平方向に伸びる延接部６１、７１を設けて立体的な形状に形成した金属片端子部６４、７４を用いた点が相違する。
このような構成とすることにより、上記実施形態と同様の効果に加え、本図（ａ―２）、（ａ―３）、（ｂ−２）、（ｂ−３）に示すように、導線１５の配線方向の自由度が増す。

図９を参照して、本発明に適用できる他の溶接方法について説明する。
上記実施形態においては、超音波溶接機ＵＳＷを用いて、異種金属を含み、ハンダ濡れ性の悪い耐熱性芯線１５０の端末部と金属片端子部１４とを溶接する方法について説明したが、本発明では、耐熱性芯線１５０に用いられる金属の特性に応じて本図（ａ）に示すような、抵抗溶接機ＲＷや、本図（ｂ）に示すようなレーザ溶接機ＬＷを適宜採用することも可能である。
例えば、導線１５として、軟導線の表面に錫メッキを施して耐熱性を向上させた耐熱性芯線１５０ｂが用いられている場合には、上述の超音波溶接ＵＳＷは勿論のこと、公知の抵抗溶接機ＲＷによっても溶接が可能である。
抵抗溶接機ＲＷは、金属片端子部１４と耐熱性芯線１５０ｂの端末部とを密接させた状態で、電極ＥＬ_１、ＥＬ_２を押し当てて加圧しながら、例えば、数十〜数万アンペアの大きな電流を数ミリ秒〜数百ミリ秒程度の極短い時間だけ流して、金属抵抗によるジュール熱を発生させて溶融することによって、金属片端子部１４と耐熱性芯線１５０ｂの端末部との合金からなる溶接部Ｐ_ＷＬＤを形成する。
この場合においても、絶縁性基板１０に設けられた切り欠き部１１によって金属片端子部１４と耐熱性芯線１５０ｂの端末部とを溶接する際に溶接部Ｐ_ＷＬＤの溶接軸ＡＸ_ＷＬＤ方向に絶縁性基板１０が存在しないので、上下方向から、金属片端子部１４と耐熱性芯線１５０の端末部とを挟み込むようにして溶接を行うことが可能で、自動化も極めて容易である。
加えて、一対の電極ＥＬ_１、ＥＬ_２で金属片端子部１４と耐熱性芯線１５０の端末部とを上下方向から挟み込むことによって、金属片端子部１４と耐熱性芯線１５０の端末部とが密接した状態で溶接されるので、溶接の出来栄え（接合強度）が安定する効果も発揮される。

従来の回路基板上の配線パターンに電線を溶接する場合には、基板の損傷を防ぐ必要性などから、レーザ溶接によって接続できる線材及びレーザ出力などに制限があり、異種金属材料を含む、耐熱性導体、例えば、２５０℃程度の耐熱性の耐熱性芯線１５０ｂとする導線１５ｂを絶縁性基板１０上の導体部１２に直接溶接することが困難であった。
しかし、本実施形態では、金属片端子部１４と耐熱性芯線１５０ｂとの溶接部Ｐ_ＷＬＤの溶接軸ＡＸ_ＷＬＤ方向に絶縁性基板１０が存在しない位置において溶接されるので、耐熱性芯線１５０ｂとして、電導率の高い銅線に耐熱性の高いニッケルメッキを施した耐熱性導体を撚り線としたものや、アルミニウム等が用いられていても、溶接部Ｐ_ＷＬＤとなる部分の周囲に損傷を受ける基板が存在しないため、溶融温度の高い耐熱性導体を芯線として用いた耐熱性芯線１５０ｂを溶接できる程度の比較的高い出力のレーザ光を用いて溶接を行うことができる。

本発明は、上記実施形態に限定するものではなく、絶縁性基板１０の一部を切り欠いたり、金属片端子部１４の一部を伸ばしたりすることによって、耐熱性芯線１５０の端末部と金属片端子部１４とを溶接する際に、溶接軸ＡＸ_ＷＬＤ上に絶縁性基板１０が存在しないようにして、溶接作業を容易にすると共に、溶接の品質を向上させて信頼性の高い回路基板１を実現しようとする本発明の趣旨に反しない限りにおいて適宜変更可能であり、例えば、回路基板１は、通常のハンダ付けによって接続可能な通常の導線で高温環境下に置かれていない他の入出力装置との接続を可能にしたものであっても良い。

１ 第１の実施形態における回路基板
１０ 絶縁性基板
１００ 回路パケージモジュール
１１ 基板切り欠き部（溶接可能化手段）
１２ 導体部
１２０ 電極部
１２１ 回路配線部
１３ ハンダ部／ロウ付け部（実装手段）
１４ 金属片端子部
１５ 耐熱性導線
１５０ 芯線端末部
１５１ 耐熱性絶縁被覆
１６ 回路部品（受動部品及び能動部品）
１７ 樹脂成形部
２ 第２の実施形態における回路基板
３ 第３の実施形態における回路基板
４ 第４の実施形態における回路基板
５ 第５の実施形態における回路基板
６ 第６の実施形態における回路基板
７ 第７の実施形態における回路基板
ＡＸ_ＷＬＤ 溶接軸
Ｐ_ＷＬＤ 溶接部
ＵＳＷ 超音波溶接機
ＲＷ 抵抗溶接機
ＬＷ レーザ溶接機

２００９−２９５９４５号公報 ２０１０−５３０５４１号公報 ２０１１−１６５６１８号公報

Claims (8)

1. 回路配線部（１２１、２２１、３２１）と電極部（１２０、２２０、３２０、４２０、５２０）とからなる導体部（１２、２２、３２、４２、５２）と、該導体部（１２、２２、３２、４２、５２）を形成した絶縁性基板（１０、４０）と、該絶縁性基板（１０、４０）に実装した回路部品（１６）と、上記電極部（１２０、２２０、３２０、４２０、５２０）と外部との接続を図る導線（１５、１５ａ）とを含む導線付き回路基板（１、２、３、４、５）であって、
   上記導線（１５、１５ａ）がロウ濡れ性の悪い耐熱性芯線（１５０）と、該耐熱性芯線（１５０）を覆う耐熱性絶縁被覆（１５１）とからなり、
   上記電極部（１２０、２２０、３２０、４２０、５２０）にロウ接手段（１３）を介して実装し、固定したロウ濡れ性の良い金属材料からなる金属片端子部（１４、２４、３４、４４、５４）と、上記耐熱性芯線（１５０）の端末部とを溶接固定した溶接部（Ｐ_ＷＬＤ）に直交する方向の溶接軸（ＡＸ_ＷＬＤ）上に上記絶縁性基板（１０、４０）が存在しないように上記絶縁性基板（１０、４０）の一部を切り欠いた基板切り欠き部（１１、４１）を設けたことを特徴とする導線付き回路基板。
2. 回路配線部（６２１、７２１）と電極部（６２０、７２０）とからなる導体部（６２、７２）と、該導体部（６２、７２）を形成した絶縁性基板（６０、７０）と、該絶縁性基板（６０、７０）に実装した回路部品（１６）と、上記電極部（６２０、７２０）と外部との接続を図る導線（１５）とを含む導線付き回路基板（７）であって、
   上記導線（１５）が耐熱性芯線（１５０）と、該耐熱性芯線（１５０）を覆う耐熱性絶縁被覆（１５１）とからなり、
   上記電極部（６２０、７２０）にロウ接手段（１３）を介して実装し、固定したロウ濡れ性の良い金属材料からなるロウ接用の金属片端子部（７４）と、上記耐熱性芯線（１５０）の端末部とを溶接固定した溶接部（Ｐ_ＷＬＤ）に直交する方向の溶接軸（ＡＸ_ＷＬＤ）上に上記絶縁性基板（６０、７０）が存在しないように上記金属片端子部（６４、７４）の一部を上記絶縁性基板（６０、７０）に対して垂直方向、又は、水平方向に伸びる延接部（６１、７１）を設けたことを特徴とする導線付き回路基板。
3. 上記ロウ接手段が、軟ロウであるハンダ、又は、硬ロウである銅ロウ、又は、銀ロウのいずれかである請求項１又は２に記載の導線付き回路基板。
4. 上記金属片端子部を構成する上記ロウ濡れ性の良い金属材料が、銅、ニッケル、ニッケル合金（Ｎｉ／ＳＵＳ／Ｎｉクラッド鋼）、４２アロイ（鉄ニッケル合金）、黄銅、青銅、ニッケル・銅・パラジウム・銀・錫・白金・金のメッキを施した鋼材のいずれかである請求項１ないし３のいずれかに記載の導線付き回路基板。
5. 上記ロウ濡れ性の悪い耐熱性芯線（１５０、１５０ａ）が、錫メッキ又はニッケルメッキを施した軟銅線を撚り線としたもの、ニッケルメッキを施した軟銅線とステンレス線とを撚り線としたもの、ステンレス線を撚り線としたもの、アルミニウム線を撚り線としたもののいずれかである請求項１ないし４のいずれかに記載の導線付き回路基板。
6. 上記耐熱性絶縁被覆（１５１）が、フッ素ゴム、フッ素樹脂、シリコーンゴム、シリコーン樹脂、ポリイミド、架橋ポリエチレン、架橋塩化ビニル、ガラス繊維のいずれかである請求項１ないし５のいずれかに記載の導線付き回路基板。
7. 請求項１ないし６いずれか記載の導線付き回路基板の製造方法であって、
   上記回路配線部（１２１）と上記電極部（１２０）とからなる上記導体部（１２）を形成した上記絶縁性基板（１０、４０、６０、７０）の実装面に、上記回路部品（１６）と上記金属片端子部（１４、２４、３４、４４、５４、６４、７４）とを実装する実装工程と、
   上記溶接軸（ＡＸ_ＷＬＤ）上に上記絶縁性基板（１０、４０、６０、７０）が存在しない位置において上記金属片端子部（１４、２４、３４、４４、５４、６４、７４）と上記耐熱性芯線（１５０）の端末部とを溶接する端子溶接工程を具備することを特徴とする導線付き回路基板の製造方法。
8. 上記端子溶接工程で用いられる溶接手段が、超音波溶接（ＵＳＷ）、抵抗溶接（ＲＷ）、又は、レーザ溶接（ＬＷ）のいずれかである請求項７に記載の導線付き回路基板の製造方法。

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