KR102475019B1

KR102475019B1 - 회로 기판 및 전자 부품의 실장 방법

Info

Publication number: KR102475019B1
Application number: KR1020167035512A
Authority: KR
Inventors: 유지 후루우치; 가즈타카 후루타; 고우이치 무카이
Original assignee: 데쿠세리아루즈 가부시키가이샤
Priority date: 2014-08-26
Filing date: 2015-08-04
Publication date: 2022-12-06
Also published as: JP2016046208A; CN106663567A; CN106663567B; TW201608942A; TWI672984B; WO2016031502A1; KR20170046608A; JP6382028B2

Abstract

회로 기판은, (1) 제 1 기판과, 그 제 1 기판 중의 적어도 일방의 면에 배치된 전극과, 그 전극 위에 배치된 가용 도체와, 그 가용 도체를 수납하기 위한 내부 공간을 갖는 것과 함께 1 또는 2 이상의 통기구를 갖는 외장체와, 그 1 또는 2 이상의 통기구를 봉지하는 제 1 봉지 부재를 포함하는 전자 부품과, (2) 전자 부품이 배치된 제 2 기판과, (3) 제 2 기판 위에 배치된 전자 부품을 봉지하는 제 2 봉지 부재를 구비한다.

Description

회로 기판 및 전자 부품의 실장 방법{CIRCUIT BOARD AND METHOD FOR MOUNTING ELECTRONIC COMPONENT}

본 발명은, 내부 공간을 갖는 전자 부품이 실장된 회로 기판 및 그 전자 부품을 회로 기판에 실장하는 전자 부품의 실장 방법에 관한 것이다.

충전 가능하기 때문에 반복해서 이용할 수 있는 2 차 전지의 대부분은, 배터리팩으로 가공된 상태로 사용자에게 제공된다. 특히, 중량 에너지 밀도가 높은 리튬 이온 2 차 전지를 사용하는 경우에는, 사용자 및 전자 기기의 안전을 확보하기 위해서, 일반적으로 과충전 보호 및 과방전 보호 등의 관점에서 몇 개의 보호 소자가 배터리팩에 내장되어 있다. 이 때문에, 배터리팩은 소정의 경우에 출력을 차단하는 기능을 갖고 있다.

이 보호 소자는, 배터리팩에 내장된 FET (Field Effect Transistor) 스위치를 사용하여 출력의 ON/OFF 를 실시함으로써, 그 배터리팩의 과충전 보호 또는 과방전 보호에 관한 동작을 실시한다. 그러나, 어떠한 원인으로 FET 스위치가 단락 파괴된 경우나, 뇌서어지 등이 인가되었기 때문에, 순간적으로 대전류가 흐른 경우나, 배터리 셀의 수명에서 기인하여 출력 전압이 비정상적으로 저하되거나, 반대로 과대한 이상 전압이 출력된 경우라도, 배터리팩 및 전자 기기는 발화 등의 사고로부터 보호되지 않으면 안된다. 그래서, 이러한 상정할 수 있는 어떠한 이상 상태에 있어서도 배터리 셀의 출력을 안전하게 차단하기 위해서, 외부로부터의 신호에 따라서 전류 경로를 차단하는 기능을 갖는 보호 소자가 사용되고 있다.

특허문헌 1 에 기재되어 있는 바와 같이, 보호 소자는 퓨즈 엘리먼트 및 가열 소자를 구비하고 있다. 이 보호 소자에서는, 가열 소자에 의한 가열을 이용하여 퓨즈 엘리먼트가 용단되는 것과 함께, 자기 발열을 이용하여 퓨즈 엘리먼트가 용단된다. 이 퓨즈 엘리먼트는, 그 퓨즈 엘리먼트의 용단물이 주변으로 비산되지 않도록, 외장 부품인 커버에 의해 봉지되어 있다.

일본 공개특허공보 2005-206220호

리튬 이온 2 차 전지의 고용량화 및 고출력화에 수반하여, 그 리튬 이온 2 차 전지용의 보호 회로에 사용되는 보호 소자에 대해서도 정격의 향상이 요구되고 있다. 또한, 전자 기기의 소형화 및 박형화에 수반하여, 보호 소자에 대해서도 추가적인 소형화, 박형화가 요구되고 있다.

그러나, 실장 기판 등에 보호 소자가 실장될 때에, 리플로 공정 등의 열처리 공정이 사용되는 경우가 있다. 이 경우에는, 커버의 내부에 있어서 공기가 팽창하기 때문에, 커버 및 퓨즈 엘리먼트가 파괴될 가능성이 있다. 보호 소자의 소형화 및 박형화가 진행됨에 따라, 커버 등의 강도를 확보하는 것이 곤란해지기 때문에, 상기한 커버 및 퓨즈 엘리먼트가 파괴되는 경향은 특히 소형의 보호 소자에 있어서 현저해진다.

따라서, 커버의 내부에 공간을 갖는 전자 부품이 실장된 회로 기판에 있어서, 그 커버의 내부에 있어서의 공기의 팽창에서 기인한 전자 부품의 파괴를 방지할 수 있는 회로 기판 및 전자 부품의 실장 방법을 제공하는 것이 요망되고 있다.

본 발명의 일 실시형태의 회로 기판은, (1) 제 1 기판과, 그 제 1 기판 중의 적어도 일방의 면에 배치된 전극과, 그 전극 위에 배치된 가용 도체와, 그 가용 도체를 내부 공간에 수납하는 것과 함께 1 개 이상의 통기구를 갖는 외장체와, 그 1 개 이상의 통기구를 막는 제 1 봉지 부재를 포함하는 전자 부품과, (2) 전자 부품이 배치된 제 2 기판과, (3) 제 2 기판 위에 배치된 전자 부품을 봉지하는 제 2 봉지 부재를 구비한 것이다.

또한, 본 발명의 일 실시형태에 있어서의 전자 부품의 실장 방법은, (1) 제 1 기판과, 그 제 1 기판 중의 적어도 일방의 면에 배치된 전극과, 그 전극 위에 배치된 가용 도체와, 그 가용 도체를 수납하기 위한 내부 공간을 갖는 것과 함께 1 또는 2 이상의 통기구를 갖는 외장체를 포함하는 전자 부품을 준비하고, (2) 1 또는 2 이상의 통기구를 제 1 봉지 부재로 봉지하고, (3) 제 1 봉지 부재에 의해 통기구가 봉지된 전자 부품을 제 2 기판 위에 배치하고, (4) 제 2 기판 위에 있어서 전자 부품을 제 2 봉지 부재로 봉지하는 것이다.

본 발명의 일 실시형태에 있어서의 회로 기판 및 전자 부품의 실장 방법에 따르면, 커버의 내부에 공간을 갖는 전자 부품의 실장시에 있어서, 커버의 내부의 공기를 외부로 방출 가능하게 하는 등 함으로써, 그 커버의 내부에 수납되어 있는 가용 도체 등의 구성 부품의 파괴를 방지할 수 있다.

도 1 은 실장 기판에 전자 부품이 실장된 본 발명의 일 실시형태의 회로 기판을 설명하는 단면도이다.
도 2 는 실장 기판에 전자 부품이 실장된 본 발명의 일 실시형태의 회로 기판을 설명하는 평면도이다.
도 3 은 실장 기판에 전자 부품이 실장된 본 발명의 일 실시형태의 회로 기판을 설명하는 사시도이다.
도 4 는 전자 부품을 설명하는 단면도이다.
도 5 는 전자 부품을 설명하는 평면도이다.
도 6 은 전자 부품을 설명하는 측면도이다.
도 7 은 통기구가 봉지된 상태의 전자 부품을 설명하는 측면도이다.
도 8 은 통기구가 봉지된 상태의 전자 부품을 설명하는 평면도이다.
도 9 는 내부에 수지 재료가 충전된 경우의 전자 부품을 설명하는 단면도이다.
도 10 은 전자 부품의 기능이 발휘됨과 함께 가용 도체가 용융된 상태의 전자 부품을 설명하는 단면도이다.
도 11 은 커버 부재가 벗겨진 상태의 전자 부품을 설명하는 단면도이다.
도 12 는 배터리팩의 회로 구성을 나타내는 회로도이다.
도 13 은 본 발명이 적용된 보호 소자의 등가 회로이다.

이하, 본 발명이 적용된 일 실시형태의 회로 기판에 대해서, 도면을 참조하면서 상세히 설명한다. 또, 본 발명은 이하에 설명하는 실시형태에만 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위 내에 있어서 여러 가지 변경이 가능함은 물론이다. 또한, 도면은 모식적인 도면이기 때문에, 각 치수의 비율 등은 현실의 비율 등과는 다른 경우가 있다. 구체적인 치수 등에 대해서는, 이하의 설명을 참작하면서 판단되어야 한다. 또한, 도면 상호간에 있어서도 서로의 치수 및 비율이 상이한 경우가 있음은 물론이다.

[회로 기판]

회로 기판에 관해서, 도 1 ∼ 도 3 을 사용하여 설명한다. 회로 기판 (100) 은, 도 1 ∼ 도 3 에 나타내는 바와 같이, 전자 부품인 보호 소자 (10) 와, 제 2 기판인 실장 기판 (20) 과, 제 2 봉지 부재인 제 2 수지 재료 (25) 를 구비하고 있다. 또, 도 2 에 있어서는, 보호 소자 (10) 내부의 도시 내용을 간략화하기 위해서, 절연 부재 (15) 및 발열체 인출 전극 (16) 의 도시를 생략하고 있다.

보호 소자 (10) 의 상세에 관해서, 이하에 설명한다.

실장 기판 (20) 은, 보호 소자 (10) 가 실장됨과 함께, 도시하지 않은 회로 패턴이 형성된 기판이다. 도시하지 않은 땜납 등을 통해서, 실장 기판 (20) 에 형성된 회로 패턴과 보호 소자 (10) 의 단자가 전기적으로 접속되어 있다.

제 2 봉지 부재인 제 2 수지 재료 (25) 는, 실장 기판 (20) 위에 있어서 보호 소자 (10) 를 봉지하기 위한 수지 재료이다. 제 2 수지 재료 (25) 는, 후술하는 제 1 수지 재료 (21) 의 점도보다 작은 소정의 점도를 갖고 있다. 보호 소자 (10) 는 후술하는 제 1 수지 재료 (21) 를 포함하고 있고, 제 2 수지 재료 (25) 는, 보호 소자 (10) 를 완전히 덮어서 감추도록 형성되어 있다.

[전자 부품의 구성]

이하에서는, 전자 부품으로서 보호 소자를 실장하는 경우에 대해서 설명하지만, 전자 부품으로서 보호 소자 이외의 다른 소자를 실장해도 된다. 도 4 ∼ 도 8 에 나타내는 바와 같이, 보호 소자 (10) 는, 제 1 기판인 절연 기판 (11) 과, 절연 기판 (11) 위에 배치됨과 함께 절연 부재 (15) 로 덮인 발열 소자인 발열 저항체 (14) 와, 절연 기판 (11) 의 양단부에 형성된 한 쌍의 전극 (12) (A1, A2) 과, 절연 부재 (15) 위에 발열 저항체 (14) 와 중첩되도록 배치된 발열체 인출 전극 (16) 과, 양단부가 전극 (12) (A1, A2) 에 접속됨과 함께 중앙부가 발열체 인출 전극 (16) 에 접속된 가용 도체 (13) 와, 가용 도체 (13) 위에 배치된 복수의 플럭스 (17) 와, 가용 도체 (13) 를 내부 공간에 수납하는 외장체인 커버 부재 (19) 와, 제 1 봉지 부재인 제 1 수지 재료 (21) 를 구비한다. 플럭스 (17) 는, 가용 도체 (13) 에 발생하는 산화막을 제거함과 함께, 그 가용 도체 (13) 의 젖음성을 향상시키기 위해 사용되고 있다.

또, 도 4 ∼ 도 6 에 있어서는, 제 1 수지 재료 (21) 를 형성하기 전의 상태가 나타나 있다. 도 7 및 도 8 에 있어서는, 제 1 수지 재료 (21) 를 형성한 후이면서, 제 2 수지 재료 (25) 를 형성하기 전의 상태가 나타나 있다. 또, 도 2, 도 5 및 도 8 에 있어서는, 실장 기판 (20) 의 도시를 생략하고 있다. 보호 소자 (10) 를 실장 기판 (20) 에 실장하는 실장 방법의 상세에 관해서는 후술한다. 또한, 도 5 ∼ 도 8 에 있어서는, 도시 내용을 간략화하기 위해서 절연 부재 (15) 및 발열체 인출 전극 (16) 을 생략하고 있다. 단, 상면에서 본 투시도에는, 절연 부재 (15) 및 발열체 인출 전극 (16) 이 존재하고 있는 것으로 한다.

절연 기판 (11) 은, 예를 들어, 알루미나, 유리 세라믹스, 멀라이트 및 지르코니아 등의 절연성 재료 중의 어느 1 종류 또는 2 종류 이상을 포함하고 있음과 함께, 대략 사각 형상이 되도록 형성되어 있다. 절연 기판 (11) 은 그 밖에도, 유리 에폭시 기판, 페놀 기판 등의 프린트 배선 기판에 사용되는 재료를 포함하고 있어도 되지만, 가용 도체 (13) 의 용단시 온도에 유의할 필요가 있다.

발열 저항체 (14) 는, 비교적 저항치가 높은 것과 함께 통전되면 발열하는 도전성 재료 중의 어느 1 종류 또는 2 종류 이상을 포함하고 있다. 이 도전성 재료는, 예를 들어, W, Mo, Ru, 그들의 1 종류 이상을 주성분으로 한 합금, 그들의 1 종류 이상을 주성분으로 한 조성물, 및 그들의 1 종류 이상을 주성분으로 한 화합물 등이다. 이들 합금 등의 분상체 (粉狀體) 와 수지 바인더 등과의 혼합물을 함유하는 페이스트가 절연 기판 (11) 위에 스크린 인쇄 기술을 사용하여 소정의 패턴이 되도록 도포된 후, 그 페이스트가 소성되거나 함으로써, 발열 저항체 (14) 가 형성된다.

발열 저항체 (14) 를 덮도록 절연 부재 (15) 가 배치되어 있음과 함께, 그 절연 부재 (15) 를 사이에 두고 발열 저항체 (14) 에 대향하도록 발열체 인출 전극 (16) 이 배치되어 있다. 발열 저항체 (14) 에 있어서 발생한 열을 효율적으로 가용 도체 (13) 에 전달하기 위해서, 발열 저항체 (14) 와 절연 기판 (11) 의 사이에 절연 부재 (15) 가 삽입되어도 된다. 절연 부재 (15) 는, 예를 들어 유리 등을 포함하고 있다.

발열체 인출 전극 (16) 은, 발열 저항체 (14) 의 일단부와 접속되어 있다. 발열체 인출 전극 (16) 과 발열 저항체 (14) 는, 일체화되어 있어도 된다. 발열체 인출 전극 (16) 의 일단부는, 발열체 전극 (18) (P1) 에 접속되어 있음과 함께, 발열체 인출 전극 (16) 의 타단부는, 발열 저항체 (14) 를 사이에 두고 타방의 발열체 전극 (18) (P2) 에 접속되어 있다.

가용 도체 (13) 는, 발열 저항체 (14) 의 발열에 따라서 빠르게 용단 가능한 재료 중의 어느 1 종류 또는 2 종류 이상을 포함하고 있다. 이 용단 가능한 재료는, 예를 들어, Sn 을 주성분으로 한 Pb 프리 땜납 등의 저융점 금속이다. 또한 용단 가능한 재료는, 예를 들어, In, Pb, Ag 및 Cu 등 중의 1 종류 이상을 주성분으로 한 합금이어도 된다. 이 밖에, 가용 도체 (13) 는 저융점 금속 중의 어느 1 종류 또는 2 종류 이상과, 고융점 금속 중의 어느 1 종류 또는 2 종류 이상의 적층체여도 된다. 저융점 금속은, 예를 들어, Ag, Cu 및 그들의 1 종류 이상을 주성분으로 한 합금 등이다. 이 고융점 금속은, 예를 들어, Ag, Cu 및 그들의 1 종류 이상을 주성분으로 한 합금 등이다.

또, 가용 도체 (13) 는, 발열체 인출 전극 (16) 및 전극 (12) (A1, A2) 에 땜납 등을 통해서 접속되어 있다.

또한, 보호 소자 (10) 에서는 내부의 구성 부품을 보호하기 위해서, 절연 기판 (11) 위에 커버 부재 (19) 가 형성되어 있다. 커버 부재 (19) 는, 내부 공간을 갖는 것과 함께, 보호 소자 (10) 의 외부와 내부를 연통시키는 1 개 이상의 통기구 (19a, 19b, 19c, 19d) 를 갖고 있다. 또, 통기구 (19a ∼ 19d) 를 형성함으로써, 보호 소자 (10) 를 실장할 때에 열처리 공정을 거쳐도, 보호 소자 (10) 의 내부에 있어서 팽창된 공기가 적절히 외부로 방출된다. 또한, 보호 소자 (10) 를 실장한 후에 수지 재료를 사용하여 봉지 공정을 실시하면, 아웃 가스가 보호 소자 (10) 내에 침입하는 것이 방지된다. 봉지 공정의 상세에 관해서는 후술한다.

보호 소자 (10) 에서는, 가용 도체 (13) 가 절연 부재 (15) 및 발열체 인출 전극 (16) 을 사이에 두고 발열 저항체 (14) 와 중첩하도록 배치되어 있다. 이로써, 발열 저항체 (14) 에 있어서 발생한 열이 효율적으로 가용 도체 (13) 에 전달되기 때문에, 그 가용 도체 (13) 가 빠르게 용단된다.

여기서, 보호 소자 (10) 에서는, 정격을 향상시킴으로써 보다 많은 전류가 흐르도록 하기 위해서, 가용 도체 (13) 의 도체 저항을 낮추는 것이 요구된다. 그 때문에, 보호 소자 (10) 에서는, 전극 (12) (A1, A2) 사이의 도전 거리를 단축시킴과 함께, 가용 도체 (13) 와 전극 (12) (A1, A2) 의 접속 면적을 증대시킬 필요가 있다. 이 때문에, 도 2, 도 5 및 도 8 에 나타내는 바와 같이, 가용 도체 (13) 의 형상은, 전극 (12) (A1, A2) 사이의 거리 (길이) 가 상대적으로 작아짐과 함께, 가용 도체 (13) 와 전극 (12) (A1, A2) 의 접속 거리 (길이) 가 상대적으로 커지는 형상, 즉 평면에서 볼 때 직사각형상이 된다.

또한, 가용 도체 (13) 의 평면 형상 (직사각형상) 에 따라서, 발열 저항체 (14), 절연 부재 (15) 및 발열체 인출 전극 (16) 의 각각의 평면 형상도, 전극 (12) (A1, A2) 사이에서 상대적으로 작은 길이를 가짐과 함께, 전극 (A1, A2) 의 장변을 따라 상대적으로 큰 길이를 갖는 (직사각형상) 이다.

[플럭스의 배치]

가용 도체 (13) 의 표면에는, 플럭스 (17) 가 형성되어 있다. 플럭스 (17) 의 형상은, 대략 타원 형상이다. 이 플럭스 (17) 에서는, 장력이 전체에 걸쳐 균일하게 작용하고 있음과 함께, 그 장력이 좌우로 치우치지 않고 균형있게 유지되어 있다.

발열 저항체 (14) 에 따르도록, 복수의 플럭스 (17) 가 형성되어 있다. 이로써, 보호 소자 (10) 에서는, 플럭스 (17) 에 의해 직사각형상의 가용 도체 (13) 의 표면이 넓은 범위에 걸쳐 커버되어 있다. 이 경우에는, 발열 저항체 (14) 의 발열에 따라서, 플럭스 (17) 가 가용 도체 (13) 의 전체면에 걸쳐서 균일하게 확산된다. 따라서, 보호 소자 (10) 에서는, 가용 도체 (13) 의 산화가 방지됨과 함께, 그 가용 도체 (13) 의 젖음성이 향상되기 때문에, 전극 (12) (A1, A2) 사이의 전류 경로가 빠르게 차단된다.

플럭스 (17) 는, 예를 들어, 도 2, 도 4, 도 5 및 도 8 에 나타내는 바와 같이, 가용 도체 (13) 의 표면 상에 있어서 발열 저항체 (14) 와 중첩하는 위치에, 발열 저항체 (14) 에 따르도록 형성되어 있다. 이로써, 플럭스 (17) 는, 발열 저항체 (14) 의 발열에 따라서, 가용 도체 (13) 와 발열 저항체 (14) 가 중첩되는 위치로부터 그 주변 (외연부) 을 향하여 확산된다. 따라서, 가용 도체 (13) 의 전체면에 걸쳐서 균일하게 플럭스 (17) 가 확산되기 때문에, 가용 도체 (13) 가 빠르게 용단된다.

이 때, 도 1 및 도 4 에 나타내는 바와 같이, 적어도 하나의 플럭스 (17) 는, 발열 저항체 (14) 의 발열 중심 (14a) 위에 배치되어 있는 것이 바람직하다. 발열 저항체 (14) 의 발열 중심 (14a) 은, 절연 기판 (11) 위에 배치된 직사각형상의 발열 저항체 (14) 의 중앙부이다. 발열 저항체 (14) 에서는, 외부와 접하는 외연부로부터 열이 빠져나가기 때문에, 외연부로부터 떨어져 있는 발열 중심 (14a) 에 있어서 가장 온도가 높아짐과 함께 발열 중심 (14a) 에서 외연부를 향하여 점차로 온도가 낮아지도록 온도 분포가 발생한다.

보호 소자 (10) 에서는, 발열 중심 (14a) 위에 플럭스 (17) 가 배치됨으로써, 그 플럭스 (17) 는 발열 저항체 (14) 의 온도 분포에 대응하여, 발열 중심 (14a) 에서 외연부를 향하여 방사상으로 확산된다. 즉, 발열 중심 (14a) 위에 플럭스 (17) 를 형성하고 있지 않은 경우, 가장 온도가 높아지는 발열 중심 (14a) 을 향하여 플럭스 (17) 는 확산되기 어렵기 때문에, 그 발열 중심 (14a) 위에 플럭스 (17) 가 고루 퍼지지 않을 가능성이 있다.

따라서, 보호 소자 (10) 에서는, 미리 플럭스 (17) 가 확산되기 어려운 발열 저항체 (14) 의 발열 중심 (14a) 위에 플럭스 (17) 가 배치됨으로써, 그 플럭스 (17) 가 가용 도체 (13) 의 전체면에 확산되기 쉬워진다.

[통기구의 형상 및 배치]

커버 부재 (19) 에 형성되는 통기구 (19a ∼ 19d) 의 각각의 형상은, 도 6 및 도 7 에 있어서 대략 직사각형의 노치 형상이지만, 대략 원호상의 노치 형상이어도 된다. 이 밖에, 통기구 (19a ∼ 19d) 의 각각의 형상은, 가공 방법에 따라서 원하는 형상이 되도록 적절히 설정 가능하다. 또한, 커버 부재 (19) 에 형성되는 통기구 (19a ∼ 19d) 의 각각은, 도 1, 도 2, 도 4 ∼ 도 8 에 있어서 커버 부재 (19) 의 측면 중 하방 영역에 배치되어 있음과 함께, 각 측면의 대략 중앙에 배치되어 있다. 단, 통기구 (19a ∼ 19d) 의 각각의 위치는, 원하는 위치가 되도록 적절히 설정 가능하다. 또, 상세에 관해서는 후술하지만, 커버 부재 (19) 의 각 측면에 복수의 통기구를 형성해도 된다. 또, 커버 부재 (19) 의 상면에 통기구를 형성해도 된다.

여기서, 커버 부재 (19) 에 형성되는 통기구 (19a ∼ 19d) 는, 커버 부재 (19) 의 측면에 형성되는 것이 바람직하다. 커버 부재 (19) 의 상면에 통기구 (19a ∼ 19d) 가 형성된 경우에는, 저점도의 제 1 수지 재료 (21) 가 낙하되면, 그 제 1 수지 재료 (21) 가 보호 소자 (10) 내부로 침입하기 쉬워지기 때문이다. 상세에 관해서는 후술하지만, 제 1 수지 재료 (21) 가 보호 소자 (10) 내부에 침입하는 양은 적은 쪽이 바람직하다. 또한, 통기구 (19a ∼ 19d) 를 봉지하기 위해서 저점도의 제 1 수지 재료 (21) 를 유지하기 위해서는, 그 통기구 (19a ∼ 19d) 는 커버 부재 (19) 의 측면에 형성되어 있는 것이 바람직하다. 절연 기판 (11) 및 실장 기판 (20) 에 의해 제 1 수지 재료 (21) 가 흘러 떨어지는 것이 방지되기 때문에, 그 제 1 수지 재료 (21) 의 형상이 유지되기 쉬워진다. 또, 제 1 수지 재료 (21) 의 점도에 따라서는, 커버 부재 (19) 의 상면에 통기구 (19a ∼ 19d) 가 형성되어도 된다.

통기구 (19a ∼ 19d) 를 커버 부재 (19) 의 상면에 형성하는 경우에는, 상세에 관해서는 후술하지만, 제 1 수지 재료 (21) 가 보호 소자 (10) 의 내부로 유입하는 것에서 기인하여, 그 보호 소자 (10) 의 기능이 저해되지 않도록 하기 위해, 보호 소자 (10) 의 구성 부품 (가용 도체 (13) 등) 의 바로 위를 피한 위치에 통기구 (19a ∼ 19d) 가 형성되는 것이 바람직하다.

또, 커버 부재 (19) 에 형성되는 통기구 (19a ∼ 19d) 의 형상 및 위치는, 보호 소자 (10) 를 실장할 때의 열처리 공정에 있어서, 그 보호 소자 (10) 의 내부에 있어서 팽창된 공기가 외부로 유출되기 쉬운 형상 및 위치인 것이 바람직하다.

[제 1 봉지 부재]

제 1 봉지 부재인 제 1 수지 재료 (21) 는, 도 1, 도 2, 도 7 및 도 8 에 나타내는 바와 같이, 커버 부재 (19) 의 개구부 (통기구 (19a ∼ 19d)) 를 막도록 형성되어 있다. 제 1 수지 재료 (21) 는 소정의 점도를 갖는 수지 재료를 포함하고 있고, 커버 부재 (19) 에 형성된 통기구 (19a ∼ 19d) 의 각각을 봉지하도록, 4 군데에 제 1 수지 재료 (21) (21a, 21b, 21c, 21d) 가 형성되어 있다.

또, 도 7 및 도 8 에 있어서, 제 1 수지 재료 (21) (21a ∼ 21d) 는, 4 군데의 통기구 (19a ∼ 19d) 를 개별적으로 봉지함과 함께 4 군데로 분산되도록 형성되어 있지만, 통기구 (19a ∼ 19d) 를 일괄해서 봉지하도록 형성되어 있어도 된다. 봉지 공정을 간략화할 수 있기 때문이다. 이 경우에는, 통기구 (19a ∼ 19d) 중, 서로 가까운 거리에 배치되어 있는 2 개 이상이 일괄하여 하나의 그룹으로서 제 1 수지 재료 (21) 에 의해 봉지되어도 된다.

구체적으로는, 도 7 및 도 8 에 나타내는 바와 같이, 제 1 수지 재료 (21a ∼ 21d) 는, 커버 부재 (19) 의 측면에 형성된 통기구 (19a ∼ 19d) 에 주입되어 있다. 이 경우에 있어서, 제 1 수지 재료 (21a ∼ 21d) 는, 중력에 따라서 커버 부재 (19) 의 외부에 있어서 하방으로 흐르기 때문에, 그 제 1 수지 재료 (21a ∼ 21d) 는, 그 커버 부재 (19) 의 외벽면 및 통기구 (19a ∼ 19d) 의 내벽면에 대한 표면장력에 따라서 둥그스름한 형상을 가지고 있다. 이 제 1 수지 재료 (21a ∼ 21d) 는 실장 기판 (20) 에 의해 지지되어 있기 때문에, 그 제 1 수지 재료 (21a ∼ 21d) 의 형상은 실장 기판 (20) 에 의해 유지되어 있다. 도 7 에 있어서, 제 1 수지 재료 (21a ∼ 21d) 의 두께는, 커버 부재 (19) 의 상면측에 있서 작아져 있음과 함께, 실장 기판 (20) 에 가까이 감에 따라서 점차로 커져 있다. 제 1 수지 재료 (21a ∼ 21d) 의 각각의 사이즈는, 통기구 (19a ∼ 19d) 를 막을 수 있는 충분한 사이즈인 것이 바람직하다. 단, 제 1 수지 재료 (21a ∼ 21d) 의 사이즈가 필요 이상으로 크면, 수지 재료의 총 주입량이 많아지기 때문에, 보호 소자 (10) 의 대형화 및 중량 증대를 초래한다. 이 때문에, 설계상 허용할 수 있는 범위 내에서 수지 재료의 주입량을 적게 함으로써, 제 1 수지 재료 (21a ∼ 21d) 의 사이즈를 작게 하는 것이 바람직하다.

보다 구체적인 통기구 (19a ∼ 19d) 의 사이즈에 대해서 설명하면, 예를 들어, 보호 소자 (10) 의 치수가 6 ㎜ × 4 ㎜ × 2 ㎜ 인 경우에는, 통기구 (19a ∼ 19d) 의 각각의 사이즈는 0.8 ㎜ × 0.3 ㎜ 정도인 것이 바람직하다. 상기 서술한 제 1 수지 재료 (21) 를 주입할 때에, 통기구 (19a ∼ 19d) 의 크기가 적정한 크기가 되기 때문에, 제 1 수지 재료 (21) 의 주입하기 전의 열처리 공정에 있어서, 통기구 (19a ∼ 19d) 가 기능을 충분히 발휘할 수 있기 때문이다.

한편, 제 1 수지 재료 (21a ∼ 21d) 는 커버 부재 (19) 의 내부에 침입하고 있으며, 그 침입량은, 도 7 및 도 8 에 나타내는 바와 같이, 통기구 (19a ∼ 19d) 로부터 불거져 나온 부분의 양이 필요 최저한이 되는 양인 것이 바람직하다. 구체적으로는, 제 1 수지 재료 (21a ∼ 21d) 는, 커버 부재 (19) 의 외측면과 마찬가지로, 중력에 따라서 하방으로 흐르기 때문에, 그 제 1 수지 재료 (21a ∼ 21d) 는, 그 커버 부재 (19) 의 내측면 및 통기구 (19a ∼ 19d) 의 내벽면에 대한 표면장력에 따라서 둥그스름한 형상을 가지고 있다. 이 제 1 수지 재료 (21a ∼ 21d) 는 절연 기판 (11) 에 의해 지지되어 있기 때문에, 그 제 1 수지 재료 (21a ∼ 21d) 의 형상은 절연 기판 (11) 에 의해 유지되어 있다. 또, 도 7 에서는, 커버 부재 (19) 의 내부에 침입한 제 1 수지 재료 (21) 에 대해서, 파선을 사용하여 다른 구성 요소와 동일하게 투시된 상태로 도시하고 있다.

제 1 수지 재료 (21a ∼ 21d) 는, 커버 부재 (19) 의 내부에 있어서 가용 도체 (13) 등과 접촉하지 않을 정도로, 통기구 (19a ∼ 19d) 로부터 커버 부재 (19) 의 외부로 불거져 나와 있다. 또, 도 7 및 도 8 에서는, 커버 부재 (19) 의 내부에 침입한 제 1 수지 재료 (21) 에 대해서, 파선을 사용하여 다른 구성 요소와 동일하게 투시된 상태로 도시하고 있다.

비교예를 들어 보다 구체적으로 설명하면, 가용 도체 (13) 를 덮을 정도까지 제 1 수지 재료 (21a ∼ 21d) 가 커버 부재 (19) 의 내부에 지나치게 침입한 경우, 예를 들어, 도 9 에 나타내는 바와 같이, 가용 도체 (13) 가 제 1 수지 재료 (21) 에 의해 뒤집어질 가능성이 있다. 이 경우에는, 보호 소자 (10) 는 밀폐되지만, 가용 도체 (13) 가 용융되어도, 회로를 보호하기 위한 가용 도체 (13) 의 용단이 적절히 이루어지지 않을 가능성이 발생한다. 또, 도 9 는, 수지 재료가 과충전된 비교예의 보호 소자 (10) 를 설명하기 위한 도면이다. 도 9 에서는, 도 1 ∼ 도 8 에 나타낸 구성 요소에 대응하는 구성 요소에 동일한 부호를 부여하고 있다.

회로를 보호하기 위해서 적절한 가용 도체 (13) 의 용단이 이루어지는 경우에는, 예를 들어, 도 10 에 나타내는 바와 같이 가용 도체 (13) 는 용융되기 때문에, 그 가용 도체 (13) 는 분단된다. 이로써, 가용 도체 (13) 의 용융물 (용융 도체 (13a)) 이 발생함과 함께, 그 용융 도체 (13a) 가 응집한다. 용융 도체 (13a) 가 응집하기 위해서는 보호 소자 (10) 의 내부에 공간이 필요하지만, 도 9 에 나타내는 바와 같이, 제 1 수지 재료 (21) 에 의해 보호 소자 (10) 의 내부 공간이 메워져 버리면, 용융 도체 (13a) 가 응집할 수 없게 된다. 이로써, 가용 도체 (13) 가 용단되지 않기 때문에, 회로 차단이 이루어지지 않을 가능성이 발생한다.

그래서 본 실시형태에 있어서는, 도 7 및 도 8 에 나타내는 바와 같이, 커버 부재 (19) 의 내부에 있어서 제 1 수지 재료 (21a ∼ 21d) 가 가용 도체 (13) 등과 접촉하지 않고, 즉 보호 소자 (10) 의 내부 공간이 확보될 정도의 불거져 나오는 양이 되도록, 그 제 1 수지 재료 (21a ∼ 21d) 의 양이 조정되고 있다. 또, 보호 소자 (10) 의 기능을 저해하지 않는다면, 제 1 수지 재료 (21a ∼ 21d) 와 가용 도체 (13) 등은 접촉하고 있어도 된다.

제 1 수지 재료 (21a ∼ 21d) 는, 커버 부재 (19) 에 형성된 통기구 (19a ∼ 19d) 를 봉지하고 있기 때문에, 보호 소자 (10) 는 밀폐되어 있다. 이로써, 아웃 가스에의 노출에서 기인한 보호 소자 (10) 의 열화가 억지된다. 또한, 후술하는 제 2 수지 재료 (25) 의 봉지 공정에 있어서, 그 제 2 수지 재료 (25) 가 보호 소자 (10) 의 내부로 유입되는 것이 방지된다.

또, 제 1 수지 재료 (21a ∼ 21d) 는, 열처리 공정 후에 형성된다. 열처리 공정에 있어서, 보호 소자 (10) 의 내부에 있어서 공기가 열팽창될 때에, 그 열팽창된 공기를 통기구 (19a ∼ 19d) 를 경유하여 외부로 방출하기 위해서이다.

여기서, 비교예로서 커버 부재 (19) 에 통기구 (19a ∼ 19d) 가 형성되어 있지 않은 경우에 관해서, 도 11 을 사용하여 설명한다. 또, 도 11 은, 커버 부재 (19) 에 통기구 (19a ∼ 19d) 가 형성되어 있지 않은 보호 소자 (10) 를 설명하기 위한 도면이다. 도 11 에서는, 도 1 ∼ 도 8 에 나타낸 구성 요소에 대응하는 구성 요소에 동일한 부호를 부여하고 있다.

커버 부재 (19) 에 통기구 (19a ∼ 19d) 가 형성되어 있지 않은 경우, 열처리 공정에 있어서, 보호 소자 (10) 의 내부의 공기는 열팽창되지만, 그 열팽창된 공기가 빠져나갈 장소가 없기 때문에, 보호 소자 (10) 의 내부 압력이 급격히 상승한다. 이 내부 압력의 급격한 상승에 동반하여, 보호 소자 (10) 의 내부에서는, 강도가 낮은 부분인 커버 부재 (19) 가 절연 기판 (11) 으로부터 박리되거나, 커버 부재 (19) 가 벗겨지거나, 커버 부재 (19) 의 일부가 손상된다. 또, 도 11 에서는, 커버 부재 (19) 가 벗겨진 상태를 나타내고 있다.

보호 소자 (10) 의 내부에 있어서, 강도가 낮은 부분인 커버 부재 (19) 가 절연 기판 (11) 으로부터 박리되거나, 커버 부재 (19) 가 벗겨지거나, 커버 부재 (19) 의 일부가 손상되면, 보호 소자 (10) 가 불량품이 된다. 또, 내부 압력의 급격한 상승에서 기인하여 손상되는 구성 부품은 커버 부재 (19) 에 한정되지 않고, 다른 구성 부품이 손상될 가능성이 있음은 물론이다. 다른 구성 부품이 손상된 경우에 있어서도 마찬가지로, 보호 소자 (10) 가 불량품이 되어 버린다.

따라서, 보호 소자 (10) 에서는, 커버 부재 (19) 에 통기구 (19a, 19b, 19c, 19d) 를 형성함으로써, 상기 서술한 불량품의 발생이 회피된다.

[제 2 봉지 부재]

제 2 봉지 부재인 제 2 수지 재료 (25) 는, 도 1 ∼ 도 3 에 나타내는 바와 같이, 실장 기판 (20) 위에 있어서, 상기 서술한 제 1 수지 재료 (21) 에 의해 통기구 (19a ∼ 19d) 가 봉지된 보호 소자 (10) 를 봉지한다.

보다 구체적으로는, 제 2 수지 재료 (25) 는, 간단히 보호 소자 (10) 를 봉지할 수 있음과 함께 형상이 안정화되기 쉬운 수지 재료를 포함하고 있는 것이 바람직하다. 이러한 요구에 기초한다면, 제 2 수지 재료 (25) 는, 제 1 수지 재료 (21) 보다 점도가 낮은 수지 재료를 포함하고 있는 것이 바람직하다. 바꿔 말하면, 제 1 수지 재료 (21) 는 제 2 수지 재료 (25) 보다 점도가 높은 수지 재료를 포함하고 있는 것이 바람직하다. 예를 들어, 제 2 수지 재료 (25) 대신에 제 1 수지 재료 (21) 를 사용하여 보호 소자 (10) 를 봉지하는 것은, 열경화에 걸리는 시간 및 형상의 안정성의 관점에서 바람직하지 않다. 따라서, 제 2 수지 재료 (25) 로는, 통기구 (19a ∼ 19d) 를 봉지하는 제 1 수지 재료 (21) 와 비교하여 점도가 낮은 수지 재료를 사용하는 것이 바람직하다.

제 2 수지 재료 (25) 는, 커버 부재 (19) 를 강고하게 고정시키기 때문에, 가용 도체 (13) 의 용단시에 있어서 커버 부재 (19) 가 벗겨져 버리는 것도 방지한다.

[수지 재료]

여기서, 제 1 수지 재료 (21) 의 구체예를 예시한다. 제 1 수지 재료 (21) 는, 예를 들어, 열경화성 수지 (세메다인사 제조 : SX720B) 를 포함하고 있다. SX720B 의 점도는, 42.0 (Pa·s/23 ℃) 이다. 제 1 수지 재료 (21) 로는, 봉지 시트 (교세라 케미컬사 제조 : TMS-701) 등을 사용해도 된다. 제 1 수지 재료 (21) 의 점도 및 강도는, 통기구 (19a ∼ 19d) 가 봉지됨과 함께, 후술하는 실장 공정에서 사용되는 제 2 수지 재료 (25) 가 보호 소자 (10) 의 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있는 점도 및 강도인 것이 바람직하다.

다음으로, 제 2 수지 재료 (25) 의 구체예를 예시한다. 제 2 수지 재료 (25) 는, 예를 들어, 폴리아미드계 수지 접착제 (헨켈사 제조 : OM678) 를 포함하고 있다. OM678 의 점도는, 3,000 (mPa·s/210 ℃) 이다. 사출 성형 등을 사용하여 간단히 보호 소자 (10) 를 봉지할 수 있음과 함께, 정형 금형을 사용하여 제 2 수지 재료 (25) 의 형상을 안정화하기 쉽기 때문이다. 제 2 수지 재료 (25) 로는, 통기구 (19a ∼ 19d) 를 봉지하는 제 1 수지 재료 (21) 와 비교하여 점도가 낮은 수지 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로는, 후술하는 가열 공정에 있어서, 제 2 수지 재료 (25) 의 점도는 제 1 수지 재료 (21) 의 점도와 비교하여 낮은 것이 바람직하다.

상기 서술에서는 최적의 수지 재료를 예시하였지만, 보호 소자 (10) 를 봉지하기 위해서 제 2 수지 재료 (25) 를 포팅하는 경우에는, 그 제 2 수지 재료 (25) 로서 제 1 수지 재료 (21) 와 같은 정도의 점도를 갖는 수지 재료를 사용할 수 있다. 이 수지 재료는, 제조상 긴 열경화 시간을 확보할 수 있는 경우에 선택할 수 있는 재료이다. 제 1 수지 재료 (21) 에 의해 통기구 (19a ∼ 19d) 가 예비적으로 봉지됨과 함께, 제 2 수지 재료 (25) 에 의해 보호 소자 (10) 가 봉지되면, 보호 소자 (10) 의 내부로 수지 재료가 지나치게 침입하지 않는다. 이로써, 보호 소자 (10) 의 내부 공간을 확보하면서, 그 보호 소자 (10) 의 기능이 유지되기 때문에, 보호 소자 (10) 의 실장 후에 있어서, 그 보호 소자 (10) 의 내부로 아웃 가스가 침입하는 것이 억지된다.

또한, 봉지 부재로는 수지 재료에 한정되지 않고, 각종 봉지 부재를 적절히 선택하여 사용할 수 있다. 수지 재료는, 봉지 가공을 용이하게 하기 위해서 바람직한 재료이지만, 다른 봉지 기능을 갖는 재료를 선택해도 된다.

[실장 공정]

다음으로, 상기 서술한 회로 기판 (100) 을 제조하는 공정, 즉 실장 기판 (20) 에 보호 소자 (10) 를 실장하는 공정에 대해서 설명한다.

[1. 열처리 공정]

먼저, 도 4 ∼ 도 6 에 나타내는 바와 같이, 제 1 수지 재료 (21) 가 형성되기 전의 보호 소자 (10) 를, 도시하지 않은 땜납 페이스트가 도포된 실장 기판 (20) 에 설치한 후, 예를 들어, 리플로 공정에 있어서 땜납 페이스트를 용융시킴으로써, 보호 소자 (10) 를 실장 기판 (20) 에 실장한다. 리플로 공정은 가열을 수반하는 공정으로, 그 리플로 공정에서는 통기구 (19a ∼ 19d) 가 개방되어 있고, 즉 제 1 수지 재료 (21a ∼ 21d) 가 아직 형성되어 있지 않다.

따라서, 열처리 공정에 있어서, 전술한 바와 같이, 통기구 (19a ∼ 19d) 를 이용하여 보호 소자 (10) 의 내부 압력이 외부로 방출되기 때문에, 그 보호 소자 (10) 가 손상되지 않는다.

[2. 제 1 봉지 공정]

다음으로, 제 1 수지 재료 (21) 인 열경화성 수지를 통기구 (19a ∼ 19d) 에 포팅함으로써, 그 제 1 수지 재료 (21) 를 통기구 (19a ∼ 19d) 에 주입한다. 제 1 수지 재료 (21) 로는, 제 2 수지 재료 (25) 와 비교하여 점도가 높은 수지 재료를 사용한다. 이로써, 포팅을 이용하여 통기구 (19a ∼ 19d) 가 용이하게 막혀지기 때문에, 그 통기구 (19a ∼ 19d) 가 봉지된다.

제 1 수지 재료 (21) 의 주입량은, 그 제 1 수지 재료 (21) 의 형상이 도 7 및 도 8 에 나타낸 형상이 되는 양으로 한다. 적어도, 제 1 수지 재료 (21) 의 주입량은, 통기구 (19a ∼ 19d) 를 막음과 함께, 제 2 수지 재료 (25) 의 침입에 견딜 수 있는 양으로 한다. 또한, 제 1 수지 재료 (21) 의 주입량은, 가용 도체 (13) 와 접할 때까지 보호 소자 (10) 의 내부로 지나치게 침입하지 않는 양으로 한다.

또, 포팅 후의 제 1 수지 재료 (21) 가 열처리에 따라서 경화될 필요는 없다. 이 포팅 후의 제 1 수지 재료 (21) 의 점도 및 강도는, 후술하는 제 2 수지 재료 (25) 가 보호 소자 (10) 의 내부에 침입하는 것이 방지되는 점도 및 강도이면 된다.

[3. 제 2 봉지 공정]

다음으로, 사출 성형법을 사용하여, 제 2 수지 재료 (25) 인 폴리아미드계 수지 접착제를 공급함으로써, 실장 기판 (20) 위에 있어서 보호 소자 (10) 를 밀폐 및 봉지한다. 구체적으로는, 보호 소자 (10) 의 외장부인 커버 부재 (19) 보다 큰 형상을 갖는 금형을 사용하여, 그 금형을 보호 소자 (10) 에 씌운다. 계속해서, 보호 소자 (10) 의 상방으로부터 제 2 수지 재료 (25) 를 금형의 내부로 압입 (예를 들어, 200 ℃, 15 기압) 함으로써 봉지 구조체를 형성한다. 계속해서, 제 2 수지 재료 (25) 를 실온까지 냉각함으로써, 봉지 구조체를 경화시킨다.

여기서, 제 2 수지 재료 (25) 를 사용하여 보호 소자 (10) 를 봉지하는 공정에서는, 통기구 (19a ∼ 19d) 가 제 1 수지 재료 (21) 에 의해서 봉지되어 있기 때문에, 저점도 및 고유동성인 제 2 수지 재료 (25) 가 보호 소자 (10) 의 내부로 침입하지 않는다.

바꿔 말하면, 제 1 수지 재료 (21) 에 의해서 통기구 (19a ∼ 19d) 가 봉지되어 있음으로써, 도 6 에서 설명한 경우와 마찬가지로, 보호 소자 (10) 의 내부로 제 2 수지 재료 (25) 가 침입하지 않기 때문에, 그 보호 소자 (10) 의 내부 공간에 제 2 수지 재료 (25) 가 충전되지 않는다.

특히, 제 2 수지 재료 (25) 를 사용한 봉지 공정에서는, 사출 성형법을 사용한다. 상기한 조건 (예를 들어, 15 기압) 에서 제 2 수지 재료 (25) 가 금형의 내부에 압입되어 있음과 함께 제 1 수지 재료 (21) 에 의해 통기구 (19a ∼ 19d) 가 봉지되어 있지 않은 경우에는, 가압된 저점도의 제 2 수지 재료 (25) 가 보호 소자 (10) 의 내부로 유입되기 쉽기 때문에, 제 1 수지 재료 (21) 를 이용하여 예비적인 봉지의 효과를 얻을 수 있다.

본 실시형태에 의하면, 제 1 수지 재료 (21) 를 사용한 제 1 봉지 공정에 있어서, 통기구 (19a ∼ 19d) 를 예비적으로 봉지함으로써, 제 2 수지 재료 (25) 를 사용한 제 2 봉지 공정을 거쳐도 보호 소자 (10) 의 내부 공간이 확보됨과 함께, 그 보호 소자 (10) 의 기능이 손상되지 않는다.

이상과 같이, 열처리 공정, 제 1 봉지 공정, 제 2 봉지 공정을 거침으로써, 보호 소자 (10) 가 실장 기판 (20) 에 실장된 회로 기판 (100) 을 얻을 수 있다. 회로 기판 (100) 에서는, 제 1 수지 재료 (21) 를 이용하여, 보호 소자 (10) 내부로 제 2 수지 재료 (25) 가 유입되는 것을 방지하면서, 제 2 수지 재료 (25) 를 이용하여 보호 소자 (10) 가 봉지된다. 이 때문에, 보호 소자 (10) 의 내부로 아웃 가스가 유입되는 것을 방지하면서, 그 보호 소자 (10) 의 내부 공간이 유지된다.

또한, 본 발명을 적용하면, 내부 공간을 갖는 커버 부재를 구비한 전자 부품을 실장 기판에 실장할 때에, 그 전자 부품의 내부의 공기를 외부로 방출 가능하게 함으로써, 그 전자 부품의 내부에 있어서 구성 부품의 손상을 방지할 수 있다.

또, 상기 서술한 보호 소자 등과 같이, 커버의 내부에 공간을 갖는 전자 부품에 대해서는, 실장시의 열처리 공정에 있어서 커버의 내부의 공기를 빠져나가게 하기 위해서, 그 커버에 통기구를 형성하는 것이 고려된다.

그러나, 커버에 통기구를 형성한 경우라도, 그 커버의 내부에 있어서의 공기의 팽창에서 기인한 파괴는 피할 수 있지만, 전자 부품의 내부에 수납되어 있는 구성 부품이 아웃 가스 (외기) 에 노출되기 때문에, 그 구성 부품의 열화가 가속될 가능성이 있다. 구체적으로는, 예를 들어, 전자 부품은 주변 환경이 오염되어 있는 경우에 있어서 환경 가스의 영향을 받음과 함께, 그 전자 부품 이외의 주변 부품으로부터 방출된 가스의 영향을 받는다. 이로써, 구성 부품의 산화 및 황화가 촉진되기 때문에, 그 구성 부품이 열화된다. 따라서, 전자 부품의 제품 수명이 짧아질 가능성이 있다.

이 점에 관련해서 본 발명에서는, 전자 부품이 실장 기판에 실장된 회로 기판에 있어서, 그 전자 부품의 내부로 외부 공기가 유입되는 것을 방지함으로써, 그 전자 부품의 내부에 있어서 구성 부품이 열화되는 것을 저감할 수 있다.

또, 이하에서는, 상기 서술한 보호 소자 (10) 및 회로 기판 (100) 의 사용 방법에 대해서 간단히 설명한다.

[보호 소자의 사용 방법]

이러한 보호 소자 (10) 는, 도 12 에 나타내는 바와 같이, 예를 들어, 리튬 이온 2 차 전지를 사용한 배터리팩 (30) 내부의 회로에 조립된다. 배터리팩 (30) 은, 예를 들어 합계 4 개의 리튬 이온 2 차 전지인 배터리 셀 (31 ∼ 34) 로 이루어지는 배터리 스택 (35) 을 구비한다.

배터리팩 (30) 은, 배터리 스택 (35) 과, 배터리 스택 (35) 의 충방전을 제어하는 충방전 제어 회로 (40) 와, 배터리 스택 (35) 의 이상시에 충전 동작을 정지시키는 보호 소자 (10) 와, 각 배터리 셀 (31 ∼ 34) 의 전압을 검출하는 검출 회로 (36) 와, 검출 회로 (36) 의 검출 결과에 따라서 보호 소자 (10) 의 동작을 제어하는 전류 제어 소자 (37) 를 구비한다.

배터리 스택 (35) 에서는, 과충전 상태 및 과방전 상태로부터 보호하기 위한 제어를 필요로 하는 배터리 셀 (31 ∼ 34) 이 직렬로 접속되어 있다. 이 배터리 스택 (35) 은, 배터리팩 (30) 의 정극 단자 (30a) 및 부극 단자 (30b) 를 통해서 착탈 가능하게 충전 장치 (45) 에 접속되어 있고, 그 충전 장치 (45) 로부터 충전 전압이 인가된다. 충전 장치 (45) 에 의해 충전된 배터리팩 (30) 은, 배터리를 이용하여 동작하는 전자 기기에 정극 단자 (30a) 및 부극 단자 (30b) 를 통해서 접속됨으로써, 그 전자 기기를 동작시킬 수 있다.

충방전 제어 회로 (40) 는, 배터리 스택 (35) 으로부터 충전 장치 (45) 에 이르는 전류 경로에 직렬로 도입된 2 개의 전류 제어 소자 (41, 42) 와, 그 전류 제어 소자 (41, 42) 의 동작을 제어하는 제어부 (43) 를 구비한다. 전류 제어 소자 (41, 42) 는, 예를 들어 전계 효과 트랜지스터 (이하, FET 라고 부른다) 를 포함하고 있고, 제어부 (43) 에 의해 게이트 전압이 제어되기 때문에, 배터리 스택 (35) 의 전류 경로의 상태 (도통 및 차단) 을 제어한다. 제어부 (43) 는, 충전 장치 (45) 로부터 전력 공급을 받아 동작하는 것과 함께, 검출 회로 (36) 에 의한 검출 결과에 따라서, 배터리 스택 (35) 이 과방전 상태 또는 과충전 상태일 때, 전류 경로가 차단되도록 전류 제어 소자 (41, 42) 의 동작을 제어한다.

보호 소자 (10) 는, 예를 들어, 배터리 스택 (35) 과 충방전 제어 회로 (40) 사이의 충방전 전류 경로에 도입되어 있고, 그 보호 소자 (10) 의 동작은 전류 제어 소자 (37) 에 의해서 제어된다.

검출 회로 (36) 는 각 배터리 셀 (31 ∼ 34) 과 접속되어 있어, 그 각 배터리 셀 (31 ∼ 34) 에 있어서 검출된 전압치를 충방전 제어 회로 (40) 의 제어부 (43) 에 공급한다. 또한, 검출 회로 (36) 는, 어느 1 개의 배터리 셀 (31 ∼ 34) 이 과충전 전압 또는 과방전 전압이 되었을 때, 전류 제어 소자 (37) 를 제어하기 위한 제어 신호를 출력한다.

전류 제어 소자 (37) 는, 예를 들어 FET 를 포함하고 있다. 이 전류 제어 소자 (37) 는, 검출 회로 (36) 로부터 출력되는 검출 신호에 따라서, 배터리 셀 (31 ∼ 34) 의 전압치가 소정의 과방전 상태 또는 과충전 상태를 초과하는 전압이 되었을 때, 보호 소자 (10) 를 동작시킨다. 이로써, 배터리 스택 (35) 의 충방전 전류 경로는, 전류 제어 소자 (41, 42) 의 스위치 동작에 상관없이 차단된다.

이상과 같은 구성을 갖는 배터리팩 (30) 에 있어서, 보호 소자 (10) 는, 도 13 에 나타내는 바와 같은 회로 구성을 갖는다. 즉, 보호 소자 (10) 는, 발열체 인출 전극 (16) 을 통해서 직렬로 접속된 가용 도체 (13) 와, 가용 도체 (13) 의 접속점을 통해서 통전되어, 발열을 이용해서 가용 도체 (13) 를 가열함과 함께 그 가용 도체 (13) 를 용융시키는 발열 저항체 (14) 를 포함한다. 또한, 보호 소자 (10) 에서는, 예를 들어, 가용 도체 (13) 가 충방전 전류 경로에 직렬로 도입됨과 함께, 발열 저항체 (14) 가 전류 제어 소자 (37) 와 접속된다. 보호 소자 (10) 가 구비하는 2 개의 전극 (12) 중 일방은 A1 에 접속됨과 함께, 타방은 A2 에 접속된다. 또한, 발열체 인출 전극 (16) 및 그것에 접속된 일방의 발열체 전극 (18) 은 P1 에 접속됨과 함께, 타방의 발열체 전극 (18) 은 P2 에 접속된다.

이러한 회로 구성을 갖는 보호 소자 (10) 에서는, 발열 저항체 (14) 의 발열을 이용하여 가용 도체 (13) 가 용단되기 때문에, 전류 경로가 차단된다.

또, 본 발명의 보호 소자는, 리튬 이온 2 차 전지의 배터리팩에 한정되지 않고, 전기 신호를 사용한 전류 경로의 차단을 필요로 하는 여러 가지 용도에 적용 가능하다.

본 출원은, 일본 특허청에서 2014년 8월 26일에 출원된 일본 특허출원번호 제2014-171770호를 기초로 하여 우선권을 주장하는 것으로, 이 출원의 모든 내용은 참조에 의해서 본 출원에 원용된다.

당업자라면, 설계상의 요건이나 다른 요인에 따라서 여러 가지 수정, 콤비네이션, 서브콤비네이션, 및 변경을 생각해 낼 수 있는데, 그러한 것들은 첨부된 청구범위의 취지나 그 균등물의 범위에 포함되는 것임을 이해할 수 있다.

10 … 보호 소자, 11 … 절연 기판, 12 … 전극, 13 … 가용 도체, 13a … 용단부, 14 … 발열 저항체, 15 … 절연 부재, 16 … 발열체 인출 전극, 18 … 발열체 전극, 19 … 커버 부재, 19a, 19b, 19c, 19d … 통기구, 20 … 실장 기판, 21 … 제 1 수지 재료, 25 … 제 2 수지 재료, 30 … 배터리팩, 31 ∼ 34 … 배터리 셀, 36 … 검출 회로, 37 … 전류 제어 소자, 40 … 충방전 제어 회로, 41, 42 … 전류 제어 소자, 43 … 제어부, 45 … 충전 장치, 100… 회로 기판.

Claims

(1) 제 1 기판과,
상기 제 1 기판 중의 적어도 일방의 면에 배치된 전극과,
상기 전극 위에 배치된 가용 도체와,
상기 가용 도체를 수납하기 위한 내부 공간을 갖는 것과 함께 1 또는 2 이상의 통기구를 갖는 외장체와,
상기 1 또는 2 이상의 통기구를 봉지하는 제 1 봉지 부재를 포함하는 전자 부품과,
(2) 상기 전자 부품이 배치된 제 2 기판과,
(3) 상기 제 2 기판 위에 배치된 상기 전자 부품을 봉지하는 제 2 봉지 부재를 구비한, 회로 기판.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 봉지 부재 및 제 2 봉지 부재는 각각, 수지 재료를 포함하는, 회로 기판.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 봉지 부재는, 상기 제 2 봉지 부재보다 점도가 높은 수지 재료를 포함하는, 회로 기판.
제 1 항에 있어서,
상기 외장체는, 복수의 상기 통기구를 갖는, 회로 기판.
제 1 항에 있어서,
상기 1 또는 2 이상의 통기구는, 상기 가용 도체의 바로 위를 제외한 영역에 형성되어 있는, 회로 기판.
제 1 항에 있어서,
상기 전자 부품은, 통전 전류에 따라서 용단되는 상기 가용 도체를 포함하는 보호 소자인, 회로 기판.
제 6 항에 있어서,
상기 전자 부품은, 또한, 통전 전류에 따라서 상기 가용 도체를 가열함과 함께 그 가용 도체를 용단시키는 발열 소자를 포함하는, 회로 기판.
(1) 제 1 기판과,
상기 제 1 기판 중의 적어도 일방의 면에 배치된 전극과,
상기 전극 위에 배치된 가용 도체와,
상기 가용 도체를 수납하기 위한 내부 공간을 갖는 것과 함께 1 또는 2 이상의 통기구를 갖는 외장체를 포함하는 전자 부품을 준비하고,
(2) 상기 1 또는 2 이상의 통기구를 제 1 봉지 부재로 봉지하고,
(3) 상기 제 1 봉지 부재에 의해 상기 통기구가 봉지된 상기 전자 부품을 제 2 기판 위에 배치하고,
(4) 상기 제 2 기판 위에 있어서 상기 전자 부품을 제 2 봉지 부재로 봉지하는, 전자 부품의 실장 방법.
제 8 항에 있어서,
상기 전자 부품을 상기 제 2 봉지 부재로 봉지하는 공정에 있어서, 수지 재료를 포팅하는, 전자 부품의 실장 방법.
제 8 항에 있어서,
상기 전자 부품을 상기 제 2 봉지 부재로 봉지하는 공정에 있어서, 수지 재료를 사출 성형하는, 전자 부품의 실장 방법.
제 8 항에 있어서,
상기 제 1 봉지 부재 및 제 2 봉지 부재는 각각, 수지 재료를 포함하는, 전자 부품의 실장 방법.
제 8 항에 있어서,
상기 제 1 봉지 부재는, 상기 제 2 봉지 부재보다 점도가 높은 수지 재료를 포함하는, 전자 부품의 실장 방법.
제 8 항에 있어서,
상기 전자 부품은, 통전 전류에 따라서 용단되는 상기 가용 도체를 포함하는 보호 소자인, 전자 부품의 실장 방법.
제 13 항에 있어서,
상기 전자 부품은, 또한, 통전 전류에 따라서 상기 가용 도체를 가열함과 함께 그 가용 도체를 용단시키는 발열 소자를 포함하는, 전자 부품의 실장 방법.