(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に少なくともパッド電極および配線が板状体に設けられ、前記パッド電極と、能動素子および受動素子が電気的に接続されて実装されている混成集積回路装置であり、
前記パッド電極は、前記板状体の第１の側辺に近接して設けられ、前記パッド電極が設けられた前記板状体の表面には、絶縁性被覆膜が覆われ、
前記パッド電極にロウ材を介して接続されるリード板は、前記パッド電極から前記板状体の第１の側辺上を通過して外部に延在され、
前記リード板と重畳する前記パッド電極の第２の側辺から前記板状体の第１の側辺に渡る板状体の上には、前記絶縁性被覆膜を省略することにより、前記パッド電極の第２の側辺に対応する側面から前記リード板の裏面に渡り、半田フィレットが形成され、
前記リード板と前記板状体とは、前記半田フィレット形成時に溶け出したフラックスが前記リード板と前記板状体の間に吸い込まれないように平行に配置されることを特徴とする混成集積回路装置。
【請求項２】
表面に少なくともパッド電極および配線が板状体に設けられ、前記パッド電極と、能動素子および受動素子が電気的に接続されて実装されている混成集積回路装置であり、
前記パッド電極は、前記板状体の第１の側辺に近接して設けられ、前記パッド電極が設けられた前記板状体の表面には、絶縁性被覆膜が覆われ、
前記パッド電極にロウ材を介して接続されるリード板は、前記パッド電極から前記板状体の第１の側辺上を通過して外部に延在され、
前記リード板と重畳する前記パッド電極の第２の側辺から前記板状体の第１の側辺に渡る板状体の上には、前記パッド電極の第２の側辺に対応する側面から前記リード板の裏面に渡り、半田フィレットが形成される様に間隔をもって前記絶縁性被覆膜が設けられ、
記リード板と前記板状体とは、前記半田フィレット形成時に溶け出したフラックスが前記リード板と前記板状体の間に吸い込まれないように平行に配置されることを特徴とする混成集積回路装置。
【請求項３】
前記パッド電極と重畳する前記リード板の３側辺および前記パッド電極の第２の側辺に対応する側面の４つの領域に半田が形成される請求項１または請求項２に記載の混成集積回路装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、混成集積回路装置および混成集積回路基板に関するものであり、特にリード板が固着される構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、各種電子機器の小型軽量化が進んで、携帯しても軽くて持ち運びが簡単な機器が多数商品化されている。この携帯機器は、駆動用の電源として商用交流が使用できないので、電池が使用される。この使用される電池は、長時間の連続使用や大電流による放電にも耐えるような電池が望まれている。
【０００３】
そこで、ニッケル−カドミウム電池やニッケル−水素電池のような二次電池を複数本組み合わせたパック電池が広く用いられる様に成ってきた。二次電池は充放電することによって繰り返し使用できるし、また複数本組み合わせることによって簡単に高電圧や高容量の電源を得ることができる。さらに、組み合わせる際に、その形状を電気機器の電池装着部の形状に合わせることによって、その機器に適したパック電池を構成することができる。
【０００４】
また、最近では、ニッケル−カドミウム電池よりもさらに高エネルギー密度を持ったリチウムイオン電池が開発されている。しかしながら、リチウムイオン電池は、過充電や過放電を行うと劣化を招きやすいことから、過充電や過放電を防止する保護回路が必要とされている。
【０００５】
従って、リチウムイオン電池を内蔵するパック電池は、保護回路を構成したプリント基板等を、電池と一緒に収納していた。
【０００６】
以上の事柄を説明するものとしては、特開平０８−３２９９１３号公報に詳細に述べられている。
【０００７】
図４は、その保護回路が実装された小基板１がマトリックス状に配置されたものであり、この保護回路と電気的に接続されたパッド電極２、３が設けられている。このパッド電極２、３にはリード板４、５がロウ材を介して接続されている。
【０００８】
そしてこの小基板１は、枠板６、７も含めて成る大板８から分離される。
【０００９】
この分離された小基板１は、前述した電池と接続するため、前記リード板４、５が必要によっては折り曲げられ、スポット溶接等で電池の電極と電気的に接続され、必要によってパケージされる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
前述の通り、小基板１に取り付けられたリード板４、５は、スポット溶接等で電気的に接続されるため、汚れが発生している場合には洗浄しなければならない。
【００１１】
リード板４、５と小基板１との間隔は、パッド電極が銅箔で成るため約３０μｍ、半田が３０μｍ〜６０μｍ程度あるので、約７０〜８０μｍはある。しかし小基板１に対して平行にリード板４、５を配置する事は非常に難しいため、間隔の狭い部分が発生し、この狭い部分の洗浄がうまくいかない問題があった。
【００１２】
特に、半田付けでパッド電極２、３とリード板４、５を接続する場合、溶けだしたフラックスが前述した狭い部分に毛細管現象で浸入し、リード板裏面を汚す。
【００１３】
また洗浄液は、界面活性剤の入ったアルコール系の洗浄液で洗い、その間隔が１０μｍ程度でなら洗浄できるが、最後の純水によるリンスは、純水が入りにくく洗浄が完了しない。そのため洗浄も思うようにうまくいかず、フラックスが残存した状態で小基板１に分離され、リード板の溶接部と電池の電極が溶接される。しかしフラックスが残存しているため、この溶接がうまくゆかず、不良の原因となった。
【００１４】
特にリチウムバッテリーでは、大電流が流れるので、この不良が大きな事故につながる恐れがあった。
【００１５】
そのため、溶接部の洗浄をするためには、大基板から小基板に分離し、一枚一枚リード板を洗浄する必要が有った。しかも小基板のサイズは、ユーザーや機種により色々であり、この小基板を入れるトレーを多品種で用意する必要があった。
【００１６】
またパッド電極２にロウ材で固着されるリード板４の強度がばらついていた。一般には、小基板４に半田レジストと呼ばれる絶縁性被膜１０が被覆され、半田の溶融の際に飛散した半田やフラックスから小基板４を保護している。そのため細い線で示した矩形１１には、半田レジスト１０を被覆せず、パッド電極２を露出させていた。そしてパッド電極２のサイズをリード板４のサイズよりも大きくし、リード板４の３側辺に半田フィレット１２が形成されるようにして、リード板４の接着強度を向上させたが、結果は、接着強度がばらついてしまう問題があった。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
前述したバラツキを検討した結果、本発明者は、半田レジスト１０の形成バラツキに着目した。リード板４が外側に延在する領域において、パッド電極２と重畳する側面（以下重畳側面と呼ぶ）と半田レジスト１０が離間されているものは、接着強度が大きく、重畳側面１３と半田レジスト１０が当接しているものは、接着強度が弱いことが判った。
【００１８】
図１の様に重畳側面１３と右に存在する半田レジスト１０との間に間隔Ｌを設け、半田フィレット１４が形成されることでパッド電極２の接着強度が増すことが判った。
【００１９】
つまり半田レジスト１０の開口部１１のパターン精度により、前記間隔が無かったり、狭かったりまたは有ったりするため、バラツキが発生していることが判った。
【００２０】
本発明は、この点に着目し、リード板と重畳する前記パッド電極の側面（重畳側面）から前記リード板の裏面には、半田が設けられる事で解決するものである。
【００２１】
第２に、絶縁性被膜は、前記リード板と重畳する前記パッド電極の側面から前記リード板の裏面にかけて半田フィレットが形成できるように離間されて形成される事で解決するものである。
【００２２】
更に第３には、絶縁性被膜は、前記リード板と重畳する前記パッド電極の側面から前記リード板の裏面にかけて半田フィレットが形成できるように離間されて形成され、
前記リード板が位置する前記枠板に、前記リード板と前記小基板とを所定の間隔に離間するスペーサが設けられた事で解決するものである。
【００２３】
要は、重畳側面１３には、リード板４の裏面にかけて半田が形成されれば良く、前記重畳側面１３の右方は、半田レジストが有ろうと無かろうと特に問題はない。
【００２４】
しかし半田レジスト１０が右方に形成されると、空間１５が形成され、ここにフラックス等が残留するため、図２の様にスペーサ１６を設けることで、洗浄液が到達できるようにした。
【００２５】
その結果、リード板の接着強度が向上されるばかりか、リード板の裏面も清浄された状態で大板をユーザに供給できるようになり、この後に、ユーザー側が行うリード板溶接の不良が抑制できる様になった。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下本発明の第１の実施の形態について図１、図２を参照して説明する。また図従来構造と一致する部分は、同一符号を用いる。また図１の下図は上図のＡ−Ａ線に於ける断面図である。
【００２７】
まず小基板１がマトリックス状に配置され、これらが一体化されて大板８と成るため、枠板は、外枠板６（更には図３の様に内枠板７）で小基板１を所定の間隔に配置し、小基板１と枠板とは一体となっている。図３では、連結片１０を介して一体となっている。そしてこの界面には、図１では符号３０の所の裏面に溝が、図３では連結片１０が形成され、ここを介して分離しやすいような構造になっている。
【００２８】
図２は、プリント基板から成る小基板１の所定の位置にパッド電極２、３が形成されている。ここでパッド電極３は、意図的にリード板４が形成されていない図を書き、リード板で見えない部分を図示した。
【００２９】
このパッド電極２，３は、図１の様に小基板１上に形成された回路と電気的に接続されている。一般には、銅箔からなる配線パターン、電極等がプリント基板１に貼着され、この電極や配線に能動素子や受動素子が電気的に接続されて実装されている。接続方法は、半田付け、ワイヤーボンデイング、導電性樹脂、ＴＡＢ等と色々考えられる。図では、チップ抵抗（またはチップコンデンサ）３１と半導体素子３２を示したが、実際はもっと数多くの素子が実装されている。
【００３０】
この大板８は、プリント基板であるが、必ずしも樹脂である必要はなく、表面が絶縁処理された金属基板、セラミック基板、ガラス基板またはフレキシブル基板でも良い。ここでは総称して混成集積回路基板とする。
【００３１】
もちろん能動素子としての半導体チップは、ベアチップでも良く、その際は金属細線にて接続される。そして混成集積回路基板１１に形成された回路および／または外部の外付け回路と一緒に、電池の充放電回路やその保護回路が構成される。またここでは電池の保護回路基板として述べているが、別の回路が実装されていても良い。
【００３２】
符号２、３は、リード板４、５をロウ付けするためのパッド電極である。このパッド電極２、３の一部からは、配線パターンが延在されており、この間に前記回路の少なくとも一部が構成されている。
【００３３】
混成集積回路基板８は、絶縁処理のため全面に絶縁性被覆膜が覆われ、パッド電極の領域が露出され、この露出された部分がパッド電極２、３として機能する部分である。
【００３４】
ここのパッド電極２、３には、半田が印刷され、ここにリード板４が半田で固着されている。
【００３５】
もちろん小基板１は、多層基板でも良く、また裏面にも回路が実装されても良い。また丸印で示した部分はスルーホールであり、両面に回路が実装されていることを示している。
【００３６】
また混成集積回路基板に形成されるパターンは、混成集積回路基板がセラミック基板なら、導電ペーストでも良い。つまりここの導電パターンは、ロウ材付け可能な材料であれば良い。
【００３７】
図１は、小基板１の拡大図であり、本発明の特徴を示したものである。符号１１は、パッド電極２を露出されるために、半田レジスト１０がエッチングされた部分を示し、１３は、重畳領域である。
【００３８】
本発明の特徴は、下図に示すように、パッド電極２の重畳側面１３とリード板４の裏面に、一体となった半田を形成することにある。更に良好とするには、半田フィレット１４を形成することであり、この半田フィレット１４を形成するために、重畳側面１３と半田レジスト１０との間を離間させたり、または重畳側面１３から右方の半田レジスト１０を省略することにある。
【００３９】
その結果、従来は、太線で示す半田フィレット１２が３辺にのみ形成されていたが、本発明は更に半田フィレット１４が形成されることになり、接着強度が向上できた。
【００４０】
この間隔Ｌは、半田フィレット１４が形成される間隔であり、本発明では、０．２ｍｍとした。
【００４１】
また半田フィレットの幅、半田レジスト１０のパターン形成精度を考慮して間隔が決められる。つまり０．２ｍｍを越えるようなパターン精度であれば、０．２ｍｍに間隔を設定しても意味がないからである。たとえバラツキが発生しても、全てに間隔Ｌが発生しないと半田フィレットが形成されないからである。
【００４２】
図６は、リード板の引っ張り試験結果を説明するものである。左が本構造で、右側が従来構造である。それぞれ１６個の試料を用意し、引っ張り試験器でその引っ張り強度を測定してみた。一番下の平均引っ張り強度を見ると判るように２．２４Ｋｇ／ｆが３．２９Ｋｇ／ｆに向上された。これは比率で考えると５０パーセントの増強アップになる。
【００４３】
また図７に強度アップの説明を説明する。パッド電極２の幅Ｄ１が３．２〜３．４ｍｍ、リード板４の幅Ｄ２が、３ｍｍの従来構造と、Ｄ１とＤ２が３ｍｍに設定された構造の物に、本発明のポイントの半田フィレット１４を形成し、測定してみた。結果は、図６の本構造と同等の結果であった。
【００４４】
この事は、半田フィレット１２は、矢印の方向に働くリード板４のピーリングに対しては、殆ど有効に働かず、半田フィレット１４のみが有効に働いていると推察できる。半田フィレット１４は、パッド電極２の側面からリード板４の裏面まで濡れるため、両者の接合面への応力集中が無くなるためであると推察できる。
【００４５】
従って、半田フィレット１４の形成によりピーリング強度がアップした分、逆にパッド電極２とリード板４の幅Ｄ１、Ｄ２を同一にすることもできる。その結果、幅が縮小される分小型化が可能となる。
【００４６】
本発明の第２の特徴は、リード板４が延在される方向の枠板６にスペーサ１６を設けたことにある。
【００４７】
つまりスペーサ１６が設けられていないと、リード板４は、小基板１に対して、非平行に配置されるものが存在する。
【００４８】
Ｃｕ箔の厚みが約３０μｍ、半田の厚みが５０μｍとすれば、リード板４の長さにもよるが、斜めに配置されたリード板と小基板１との間隔は、０〜８０μｍまでのどれかの数値を取る。
【００４９】
特に狭い部分では、溶け出したフラックスが毛細管現象で小基板１とリード板４の間に吸い込まれ、後の洗浄でフラックスが洗いきれず、個々に分離された後リード板４の裏面にフラックスが残存することになる。その結果、半田付けする場合は、半田付け不良が発生し、溶接する場合には溶接不良が発生する。特にここでは、スポットウェルダーでスポット溶接するため、溶接不良が発生する。
【００５０】
しかしある高さを有したスペーサ１６をリード板４が延在する所の枠板６に設けることで、リード板４は、少なくともこのスペーサ１６の高さ分だけは、高く配置される。従って、毛細管現象の抑制によりフラックスの浸入を抑えると同時に、洗浄液およびリンス液（純水）が小基板１とリード板４の間に入りやすくなり、リード板４の裏面の洗浄が可能と成る。
【００５１】
そのため、リード板４の半田付け、溶接等が良好に行える。特に電池のパッケージでは、電池の電極とリード板とをスポット溶接で付けるため、この溶接不良が無くなり、溶接部に大電流が流せることになる。
【００５２】
また前述したようにスペーサとして印刷されたものを形成すれば、印刷部分がストッパーとなり、リード板の溶接部までフラックスが流れることもない。
【００５３】
またスペーサは、シルク印刷によりライン、ドット、ドットの集合および文字で形成されたものを採用しても良い。
【００５４】
続いて、図３で内枠板７を採用した混成集積回路基板を説明する。図３は、図１の矩形の小基板と異なり、Ｈ形状と成っている。ここで形状は、もちろん本発明のポイントではなく、任意の形状が取れる。
【００５５】
本構造では、リード板５が紙面に対して下方に延在されていることから、内枠板７にスペーサが設けられている。
【００５６】
また図面では省略したが、リード板が重畳する隣の小基板１にスペーサを配置しても良い。
【００５７】
また機種名等は、どうしても必要なものであるので、これをリード板４、５が延在する位置にシルク印刷で描くことで、これ自身をスペーサとして活用でき、内枠板のスペースを極力狭くできる。従って大板８自身のサイズを極力抑えることができる。
【００５８】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、リート板の裏面には、パッド電極の重畳側面から延在された半田が固着されるために、リードの固着強度が増強された。
【００５９】
しかもリード板が位置する小基板間に配置された枠板または小基板に、スペーサが設けられているので、リード板と小基板との間隔が保持でき、洗浄が可能となり、大基板の状態で納品できるようになった。
【００６０】
従って、前述したリード板の裏面の半田付けでリード板の接着強度が増強されるばかりか、リード板自身の洗浄も可能となり、リード板と例えば電池の電極との接続が良好になる。特にスポットウェルダでの溶接が良好となり、接続不良等の問題が抑制できた。
【００６１】
更には、スペーサとして、大板の状態で機種名や保護用に樹脂が形成されるので、これをスペーサとして活用でき、別途エリアを設けることなくリード板の接続が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態であり、混成集積回路装置を説明する図である。
【図２】図１の混成集積回路装置をマトリックス状に配置した大板を説明する図である。
【図３】リード板を紙面に対して下方に延在させた混成集積回路基板を説明する図である。
【図４】従来の混成集積回路基板を説明する図である。
【図５】従来の混成集積回路基板を説明する図である。
【図６】本発明のリード板の強度アップを説明する図である。
【符号の説明】
１                        小基板
２                        パッド電極
４                        リード板
１０                      半田レジスト
１１                      半田レジストの開口部
１３                      重畳側面
１２、１４                      半田フィレット
１６                      スペーサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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