WO2005051057A1 - 回路基板 - Google Patents

Abstract

　回路基板（Ａ１）は、絶縁性の基板（１）と、この基板上に形成された導電性パッド（４ａ）と、このパッドにハンダ層（６）を介して接合される金属片（３）とを含んでいる。金属片（３）は、外部接続用端子（５）が溶接される溶接部（３ａ）を有する。この溶接部（３ａ）と基板（１）との間には、空隙（７）が形成されている。溶接部（３ａ）とハンダ層（６）とは、空隙（７）を介して離間している。

Description

明 細 書

回路基板

技術分野

[0001] 本発明は回路基板に関する。特に本発明は、絶縁性の基板と、この基板上に設け られた金属片とを含む回路基板に関する。前記金属片には、外部接続用の端子が 溶接される。

背景技術

[0002] 本願の図 7は、従来の回路基板 (下記の特許文献 1参照）を示す。図示された回路 基板 Xは、たとえば携帯電話機用の電池パックにおいて使用される。この場合、回路 基板 X上には、たとえば、上記電池パックに内蔵された充電池の過放電や当該充電 池の過充電を防止するための保護回路が構成される。同図に示すように、回路基板 Xは、絶縁性の基板 91、および、基板 91上に設けられた 1対の矩形状金属板 93を 備えている。基板 91には複数の電子部品 92が実装されている。図には表れていな いが、基板 91上には配線パターンが形成されており、電子部品 92および金属板 93 を相互に接続する。

[0003] 図 7に示すように、各金属板 93には、導電性ストリップ 95が溶接される。具体的に は、導電性ストリップ 95において、その一端が金属板 93に溶接され、残りの部分は、 基板 91から横方向に突出した状態とされる。この突出部分は、所定の形状に折り曲 げられたのち、上記充電池に対する接続端子として用いられる。導電性ストリップ 95 の溶接は、本願の図 8に示すように、 2つの溶接棒 97を備えた溶接装置 Yを用いて 行なうことができる（下記の特許文献 2参照)。

[0004] 特許文献 1：特開 2002— 208788号公報

特許文献 2：特開 2002— 144047号公報

[0005] 図 9に示すように、金属板 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に接合される。ハンダ層 96は、金属板 93の下面全域を覆っている。し 力しながら、このような従来の構成によれば、以下で説明するような不具合が生じる。

[0006] 導電性ストリップ 95と金属板 93を溶接する際には、図 9に示すように、溶接棒 97を 導電性ストリップ 95に押し付けて、導電性ストリップ 95と金属板 93とを密着させる。こ の状態で、溶接棒 97を介し、ストリップ 95および金属板 93に電流を流す。これにより 発生する熱によって、ストリップ 95および金属板 93が相互に溶接される。この技術は 、「抵抗溶接」として一般に知られている。

[0007] 従来の構成によれば、溶接時の熱が金属板 93を通してハンダ層 96へと伝わり易く 、ハンダ層 96が溶融する可能性が高い。さらには、溶接条件 (溶接棒 97の押付け力 ゃ通電される電流の大きさなど）によっては、溶融したハンダが金属板 93の周辺に飛 散するおそれがある。この飛散したノ、ンダが電子部品 92に付着すると、これら部品が 正常に機能しなくなったり、あるいは破損したりするなどの不具合が生じる。このような 不具合の対策として、たとえば、電子部品 92を榭脂により封止することが考えられる。 しかしながら、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することに より、製造コストの増大につながる。

発明の開示

[0008] 本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものである。そこで本発明は、上述し たような溶接時におけるハンダの飛散を適切に抑制しうる回路基板を提供することを その課題としている。

[0009] 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。

[0010] 本発明により提供される回路基板は、絶縁性の基板と、この基板に形成された導電 性パッドと、このノッドにハンダ層を介して接合されるとともに、溶接対象部材が溶接 される溶接部を含む金属片と、を備えている。上記金属片の上記溶接部と上記基板 との間には、空隙が形成されており、上記溶接部と上記ハンダ層とは上記空隙を介し て離間している。

[0011] 上記構成によれば、従来技術 (ハンダ層が溶接対象部の裏面全域に形成されてい る）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により互いに接しない 構造となる。この空隙は、上記溶接対象部材を上記金属板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効果 (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、ひいては溶融したノ、ンダ が飛散して周囲の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 部品が誤作動することや、破損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、上記電子部品を榭脂により封止することが不要とな 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。

[0012] 好ましくは、上記金属片には、凹部が形成されており、この凹部が上記空隙の少な くとも一部となっている。

[0013] 好ましくは、上記金属片は、共通の方向に折り返された 2つの端部を含んでおり、こ れら端部の間の空間が、上記空隙の少なくとも一部となっている。

[0014] 好ましくは、上記金属片は、 2つの端部と、これら端部に対して段差を有する中央部 とを含んでおり、上記 2つの端部の間が上記凹部とされている。

[0015] 好ましくは、上記凹部は、上記金属片に対するエッチングにより形成されている。

[0016] 好ましくは、上記金属片は、中空部を有する扁平なパイプ状であり、前記中空部が 上記空隙となっている。

[0017] 好ましくは、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の少なくとも一部となっている。

[0018] 好ましくは、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部分に分割 されている。

図面の簡単な説明

[0019] [図 1]本発明の第 1実施例に基づく回路基板を示す斜視図である。

[図 2]図 1の Π-Π線に沿う要部断面図である。

[図 3]本発明の第 2実施例に基づく回路基板を示す要部断面図である。

[図 4]本発明の第 3実施例に基づく回路基板を示す要部断面図である。

[図 5]本発明の第 4実施例に基づく回路基板を示す要部断面図である。

[図 6]本発明の第 5実施例に基づく回路基板を示す要部断面図である。

[図 7]従来の回路基板を示す斜視図である。

[図 8]溶接装置の一例を示す斜視図である。

[図 9]図 7の IX-IX線に沿う要部断面図である。

発明を実施するための最良の形態 [0020] 以下、本発明の好ましい実施例につき、図面を参照して具体的に説明する。

[0021] 図 1は、本発明の第 1実施例に基づく回路基板を示している。図示された回路基板 A1は、たとえば携帯電話機の電池パック（図示略)を構成する一ユニットとして用いら れる。具体的には、回路基板 A1は、上記電池パックに内蔵される充電池（図示略） の過放電や過充電を防止する保護回路を構成するものとして使用される。回路基板 A1は、絶縁性の基板 1および 1対の金属片 3を備えている。基板 1には、複数の電子 部品 2が実装されている。

[0022] 基板 1は、たとえばガラスエポキシ榭脂製であり、平面視長矩形状である。複数の電 子部品 2は、上記保護回路を構成するためのものである。基板 1の上面には、配線パ ターン 4が形成されている。

[0023] 1対の金属片 3は、たとえばニッケル製の矩形状板である。後述するように、各金属 片 3の上面には、端子部材 5が溶接される。図 2に示すように、各金属片 3の両端部 は、下面側に折り返されており、互いに離間した 1対の折り返し部 3bが形成されてい る。

[0024] 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にハンダ層 6 を介して接続されている。 1対のパッド 4aは、互いに離間しており、各パッド 4aは、対 応する一の折り返し部 3bに接合されている。 2つのパッド 4aの離間距離は、 2つの折 り返し部 3bの離間距離と同一あるいは略同一である。金属片 3の中央部および基板 1は、空隙 7を介して相互に離間している。

[0025] 次に、回路基板 A1の技術的利点について説明する。

[0026] 回路基板 A1の使用においては、各金属片 3の上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図 2に示すように、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に押し付けられる。より詳細には、溶接棒 8により、端子部材 5の 一部分 (溶接棒 8が当接する部分)が、金属片 3の一部分 (以下、「溶接対象部 3a」と いう）に押し付けられる。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る。溶接直後は、同図に示すように、端子部材 5の一部は、基板 1から横方向に突出した状態である。この突出部を適宜折り曲げる ことにより、充電池に対する接続端子が形成される。 [0027] 上記実施例においては、溶接対象部 3aがハンダ層 6に直接に接しない構造となつ ており、溶接時の熱がハンダ層 6に伝わりにくい。そのために、溶接時にハンダ層 6が 溶融する可能性が小さくなり、ひいては溶融ハンダが飛散するおそれが少なくなる。 このため、従来技術にお!、て問題であった電子部品の誤作動や破損を適切に防止 することができる。

[0028] さらに上記実施例においては、 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（図 2参照)。そのため、金属片 3が溶接棒 8に押されて下方に橈むよ うに変形しても、溶接対象部 3aはハンダ層 6に接しない。このような構成は、ハンダ層 6の溶融（ひいては溶融ハンダの飛散）を抑制するのに好適である。また、 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。仮にこのような形態とは異なり、金属片 3が 1つの ノッドに接合された構成とされる場合には、次のような不具合が生じうる。すなわち、 金属片 3をたとえばノヽンダリフローにより 1つのパッドに固定する場合について考える とする。この場合、たとえハンダペーストを相互に離間した複数の領域に分けて当該 ノッド上に塗布したとしても、加熱処理において溶融したハンダペーストは、当該パッ ドの上で結合し、パッドの上面全体を覆う傾向がある。その結果、溶接対象部 3aの直 下にハンダ層が形成されてしまい、上述したような技術的効果が得られないこととなる

[0029] 金属片 3は、次のようにして作成可能である。まず、一方向に長く延びる矩形の金 属板を用意する。そして、この金属板の長手方向に延びる 2つの側辺部を下面側に 折り返す。その後、この金属板を長手方向に一定のピッチで切断する（各切断線は、 金属板の長手方向に対して直角に延びる)。このようにすれば、 1つの金属板から複 数の金属片 3を効率よく製造することができる。

[0030] 図 3—図 6は、本発明の他の実施例に基づく回路基板を示している。なお、これら の図面においては、上記第 1実施例と同一または類似の要素には、同一の符号を付 している。

[0031] 図 3は、本発明の第 2実施例に基づく回路基板 A2を示す。回路基板 A2に用いら れる金属片 3は、平坦な中央部 3aと、この中央部を挟む 2つの平坦な端部 3dを含ん でいる。同図に示すように、金属片 3は所定の箇所で折り曲げられることにより、中央 部 3aが端部 3dよりも高い位置にあるように構成されている。別の見方をすれば、金属 片 3には、 2つの端部 3dの間に位置する凹部 3cが形成されている。中央部 3aと各端 部 3dとは、連結部 3eによって繋がれている。

[0032] 第 2実施例においても上記第 1実施例と同様に、中央部 (溶接対象部） 3aは空隙 7 を介して基板 1から離間しており、かつ、中央部 3aの直下にはハンダ層 6は無い。し たがって、溶接の際の熱によりハンダ層 6が溶融あるいは飛散することを適切に防止 することができる。このような金属片 3は、たとえばパンチとダイとを用いたプレスカロェ により容易に作製することが可能である。また、複数の金属片 3を、 1つの長状金属板 力ら得ることち可會である。

[0033] 図 4は、本発明の第 3実施例に基づく回路基板 A3を示す。本実施例では、金属片 3の下面側の一部分をエッチング除去することにより、凹部 3cを形成している。また、 本実施例では、金属片 3は、 1つのハンダ層 6を介して 1つのパッド 4aに接合されて いる。ハンダ層 6は、パッド 4aの上面全体を覆っている。

[0034] 第 3実施例によれば、エッチングにより凹部 3cを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、上述した実施例と同様に、金属片 3の作製を効率よく行うこ とができる。具体的には、長状の矩形金属板にエッチングを施して、当該金属板の長 手方向に延びる単一の凹溝を形成する。その後、この金属板を、長手方向において 所定のピッチで切断することにより、複数の金属片 3が得られる。

[0035] 第 3実施例においては、第 1実施例および第 2実施例とは異なり、ハンダ層 6が複数 の離間した領域に分割されていない。し力しながら、このような構成においても、溶接 対象部 3aとハンダ層 6との間には空隙 7が存在する。このために、溶接時の熱により 、ハンダ層 6が不当に溶融することを防止することができる。

[0036] 図 5は、本発明の第 4実施例に基づく回路基板 A4を示す。この回路基板 A4は、扁 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 7となった構成とさ れている。同図に示すように、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であり、金属片 3の下側の部分力 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である。 [0037] 第 4実施例によれば、金属片 3の平面視において、溶接対象部 3aとハンダ付け部 3 fとを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、接合強度を高めることができ る。また、空隙 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、溶接時の熱に対する断熱効果を高めるのに有利である。このような金属片 3 の製造は、適当な長さのパイプを径方向に押圧して扁平にした後に、このパイプを長 手方向に所定のピッチで切断することにより行うことができる。

[0038] 図 6は、本発明の第 5実施例に基づく回路基板 A5を示す。この回路基板 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。このような構成によっても溶接対象部 3aと基板 1との間に空隙 7が 形成されるので、溶接時の熱によりハンダ層 6が不当に溶融することを防止しうる。ま た、図 6に示す金属片 3に対しては、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、製造コストの低減に有利である。

[0039] 本発明に係る回路基板は、上述した実施例に限定されず、種々に設計変更可能で ある。

[0040] たとえば、金属片 3に形成される凹部は、一方向に延びた溝状に限定されず、周囲 が囲まれた穴状でも良い。金属片に折り返し部を設ける場合、金属片の中心部を囲 むように外縁部の略全周囲を折り返す構成であっても良い。このことは、プレス加工 やエッチングにより凹部を形成する場合にお ヽても同様である。

[0041] 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。また、金属片に溶接される溶接対象部材は、長矩形状の端子部材に限 定されず、それ以外のもの、たとえば電気的な接続用のピンなどであっても良い。

Claims

請求の範囲

[1] 絶縁性の基板と、

上記基板に形成された導電性パッドと、

上記パッドにハンダ層を介して接合されるとともに、溶接対象部材が溶接される溶 接部を含んでいる金属片と、を備えており、

上記金属片の上記溶接部と上記基板との間には、空隙が形成されており、上記溶 接部と上記ハンダ層とは上記空隙を介して離間していることを特徴とする、回路基板

[2] 上記金属片には、凹部が形成されており、この凹部が上記空隙の少なくとも一部と なっている、請求項 1に記載の回路基板。

[3] 上記金属片は、共通の方向に折り返された 2つの端部を含んでおり、これら端部の 間の空間が、上記空隙の少なくとも一部となっている、請求項 1に記載の回路基板。

[4] 上記金属片は、 2つの端部と、これら端部に対して段差を有する中央部とを含んで おり、上記 2つの端部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。

[5] 上記凹部は、上記金属片に対する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、中空部を有する扁平なパイプ状であり、前記中空部が上記空隙と 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 間が上記空隙の少なくとも一部となっている、請求項 1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部分に分割されている

、請求項 7に記載の回路基板。