(57)【要約】【課題】低コストで、量産性に適した、防水構造を有する電気回路の製造方法を提供する。【解決手段】基板に電気的機能部品を搭載した電気回路の製造方法において、前記電気的機能部品および基板の電気的機能部品搭載面を、減圧下で、未硬化で柔軟性と延伸性を有する硬化反応型の樹脂シートで覆う第１の工程と、常圧に戻して前記硬化反応型の樹脂シートを電気的機能部品および基板の電気的機能部品搭載面に密着させる第２の工程と、前記硬化反応型の樹脂シートを硬化させる第３の工程を備えたことを特徴する。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に電気的機能部品を搭載した電気回路の製造方法において、前記電気的機能部品および基板の電気的機能部品搭載面を、減圧下で、未硬化で柔軟性と延伸性を有する硬化反応型の樹脂シートで覆う第１の工程と、常圧に戻して前記硬化反応型の樹脂シートを電気的機能部品および基板の電気的機能部品搭載面に密着させる第２の工程と、前記硬化反応型の樹脂シートを硬化させる第３の工程を備えたことを特徴する電気回路の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話機など防水性が要求される電気機器に使用される電気回路の製造法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯型の電子機器が増加している。例えば、携帯電話機などは屋外に持ち出されることが多いため、雨や汗による誤動作を防ぐことが必要となる。特に、最近、需要が急増しているリチウムイオン二次電池等の非水電解質系二次電池を用いた電池パックでは、保護回路と呼ばれる電気回路で二次電池の充放電の状態をコントロールしている。したがって、電池パックの内部に水などが侵入すると保護回路の機能が誤動作する場合がある。
【０００３】
そのため、携帯電話機用の電池パックに用いられる保護回路として用いられる電気回路では、電気回路の電気的機能部品の搭載部を、樹脂で寒天状に固めて防水構造とする方法が一般的に採用されている。
【０００４】
具体的には、電池パック用保護回路として用いられる電気回路では、電気的機能部品を基板に搭載した後、基板を型枠にはめ込んだ後、液状の紫外線硬化樹脂（以後、ＵＶ硬化樹脂と呼ぶ）を電気的機能部品搭載面側に流し込み、次いで、紫外線を照射してＵＶ硬化樹脂を固めた後に型枠からはずすという、いわゆる、ポッティングと呼ばれる方法が用いられている。使用する樹脂としては、上記のＵＶ硬化樹脂の他、２液反応性のエポキシ樹脂などを塗布した後に加熱して硬化させる方法もある。
【０００５】
電気的機能部品としては、二次電池の過充電や過放電を監視するためのＩＣ、過充電や過放電が生じた場合に通電を停止するＦＥＴ（電界効果型トランジスタ）、電池の温度を検出するためのサーミスターやコンデンサー等が使用される。また、基板としては、表面に銅パターンを備えたガラス繊維強化エポキシ樹脂製基板等が用いられる。さらに、電気回路は通常、電気的機能部品と基板と接続導体とを備えている。
【０００６】
なお、他の方法としては、ＵＶ硬化樹脂の代わりにポリアミド系の樹脂を使用し、樹脂成形におけるインサート成形に類似した方法で防水層を形成する、いわゆる、ホットメルトと呼ばれる方法や、特開２００２−０１６３４８号で提案されているように液状のＵＶ硬化樹脂用い、これをスプレーコーティングした後に乾燥、ＵＶ照射して固化させる方法も提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の方法には、大別して３つの問題点がある。第１は、上記の全ての方法に共通するものであり、これらの液状の樹脂を使用する方法では、不必要な部分にまで液状の樹脂が付着しやすく、また、これが別の箇所に転写するなどによって、外観的な不良や寸法的な不良を生じる。
【０００８】
ここで言う「外観不良」とは、保護回路自体の電気的特性は正常であるが、樹脂が不必要な部分にまで流出、付着したものを指す。このような外観不良品は、付着物が汚れに見えたり、予期せぬ不具合を生じる場合がある。例えば、寸法が規格値を超過して他の部品と干渉が生じたり、端子面などに付着して本体機器との接触抵抗を高める場合がある。
【０００９】
第２は、工程が複雑なため生産に大きな工数を要することである。ポッティング法、ホットメルト法は電気回路を型に装着する工程、樹脂の注入工程、型からの取り出し工程が必要であり、型への出し入れに際しては電気回路の破損が生じないように、また、上記のような外観不良が生じないように慎重な作業が求められる。特にＵＶ樹脂スプレーコーティング法では、コーティングのための大掛かりな設備が必要な上に、セッティング、取り出し、設備のメンテナンスなど直接の工程ではない部分に多大な工数を必要とする。また、有機溶剤を使用することから、環境への影響も懸念される。
【００１０】
第３は、ポッティング法、ホットメルト法、エポキシ樹脂コーティング法などに関するものであり、厚みが、通常、１．２ｍｍ程度である実装部品全体を被覆するものであるため、防水樹脂層の厚みが大きくなり質量が重くなるという問題がある。これは、携帯用機器に対する市場の軽量化要求とは整合しないものである。
【００１１】
なお、上記の不良率と製造工数は、製造コストに影響する要因であり、これらが大きいほど高コストの製造方法になる。以上のように、従来の技術は、歩留まり、生産性、軽量化について問題があった。
【００１２】
そこで本発明は、上記の従来の技術の問題点を解決し、低コストで、量産性に適した、防水構造を有する電気回路の製造方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、基板に電気的機能部品を搭載した電気回路の製造方法において、前記電気的機能部品および基板の電気的機能部品搭載面を、減圧下で、未硬化で柔軟性と延伸性を有する硬化反応型の樹脂シートで覆う第１の工程と、常圧に戻して前記硬化反応型の樹脂シートを電気的機能部品および基板の電気的機能部品搭載面に密着させる第２の工程と、前記硬化反応型の樹脂シートを硬化させる第３の工程を備えたことを特徴する。
【００１４】
硬化反応型の樹脂シートとしては、紫外線で硬化するアクリル系やエポキシ系樹脂のシート、加熱によって硬化するエポキシ樹脂系のシートがある。
【００１５】
請求項１の発明によれば、量産性に適した、防水構造を有する電気回路の製造が可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明は、電気回路を構成する電気的機能部品を効果的に防水する技術に関するものであり、基板に電気的機能部品を搭載した電気回路の製造方法において、電気的機能部品および基板の電気的機能部品搭載面を、減圧下で、未硬化で柔軟性と延伸性を有し、紫外線や熱処理によって硬化する樹脂シートで覆う第１の工程と、常圧に戻してこれらの硬化反応型の樹脂シートを電気的機能部品および基板の電気的機能部品搭載面に密着させる第２の工程と、紫外線照射や熱処理によって硬化反応型樹脂シートを硬化させる第３の工程を備えたことを特徴するものである。
【００１７】
本発明が従来の電気回路の製造方法と比較して決定的に異なる点は、従来、液状物を用いたコーティング工程を固体状でおこなえるようにした点にある。すなわち、本発明では、ＵＶ硬化樹脂シートや熱硬化性エポキシ樹脂シートを使用する。
【００１８】
本発明の電気回路の製造方法は、基板に電気的機能部品を搭載した電気回路を準備し、第１の工程では、電気的機能部品および基板の電気的機能部品搭載面を、減圧下で、未硬化で柔軟性と延伸性を有する硬化反応型樹脂シートで覆う。この工程では、電気的機能部品および基板の電気的機能部品搭載面と、硬化反応型樹脂シートとの間の空間が減圧状態になる。
【００１９】
次いで、第２の工程で常圧に戻すと、硬化反応型樹脂シートが柔軟性と延伸性を有するため、電気的機能部品搭載面の形状に応じて硬化反応型樹脂シートが延伸して、電気的機能部品および基板の電気的機能部品搭載面と硬化反応型樹脂シートとが密着した状態になる。
【００２０】
なお、密着性を得やすくするには、基板に減圧用の貫通スルーホールを設けてここから内部の空気を抜きやすくする方法も有効である。
【００２１】
さらに、第３の工程で、硬化に適した条件、即ち、ＵＶ硬化樹脂シートに対する紫外線照射や熱硬化型エポキシ樹脂シートに対する加熱処理をおこなうことによって、柔軟性と延伸性を有していた硬化反応型樹脂シートが硬化して、電気的機能部品および基板の電気的機能部品搭載面と密着状態を維持した状態で、剛性が高く防水性を有する被膜に変化する。
【００２２】
以上の工程に基づく本発明の製造方法は以下のような特徴を有するものである。第１に、シート状の硬化反応型樹脂を使用するため、取り扱いが非常に簡便であり、狙った位置に容易に貼り付けることができる。また、液状ではないため、液ダレ、液溢れ、転写などを主な原因とする外観不良がほとんど生じない。
【００２３】
第２に、製造工程が簡便であることから、少ない工数で電気回路を効率的に生産することができる。また、大掛かりな設備を必要とせずに生産することが可能であり、多品種、少量生産にも対応することができる。
【００２４】
第３に、形成する被膜の厚みは、用いる硬化反応型樹脂シートの厚みなどによってコントロールすることが可能であり、薄い皮膜で防水硬化を得られるため、従来のポッティング法などに比較して質量を軽くすることができる。
【００２５】
なお、硬化反応型樹脂シートでコーティングしたくない部分がある場合には、事前にその部分を切り欠くなどの処置をした硬化反応型樹脂シートを準備するか、または、硬化反応型樹脂シートを、電気的機能部品および基板の電気的機能部品搭載面に貼り付けた後に、硬化させる前に、硬化反応型樹脂シートの該当部分を切り欠くなどの方法で対処することができる。
【００２６】
本発明に用いる硬化反応型樹脂シートとしては、半導体の分割工程で用いられる紫外線硬化タイプのいわゆるダイシングテープや接着剤として用いられる加熱反応タイプのエポキシ樹脂接着剤シートが使用できる。一般的に、これらのシートは厚みが０．１〜０．３ｍｍであり、薄膜で防水効果を得ることができる。
【００２７】
ダイシングテープは、ポリオレフィン樹脂やポリエチレンテレフタレート樹脂からなる基材シートの片面にアクリル系やエポキシ系の紫外線硬化樹脂層が形成されたものである。
【００２８】
本発明に用いる、未硬化で柔軟性、延伸性を有する硬化反応型樹脂シートの厚さとしては、０．１〜０．３ｍｍが好ましい。厚さが０．０５ｍｍより薄い場合には、延伸部分で穴が開くことがある。また、厚さが０．５ｍｍよりも厚くなると、防水効果に変化はないが、電気回路が重くなり、電池パックに用いた場合、エネルギー密度が低下する。
【００２９】
【実施例】
以下、本発明を好適な実施例を用いて詳細に説明する。
【００３０】
［実施例１］
本実施例では、電気回路として、携帯電話機用電池パックに使用する保護回路を用いて説明する。
【００３１】
厚み０．６ｍｍで、表面に銅パターンを引いたガラス繊維強化エポキシ樹脂製のプリント基板に、電気的機能部品として、電池パックの過充電や過放電などを監視するためのＩＣ、過充電や過放電が生じた場合に通電を停止するためのＦＥＴ（電界効果トランジスタ）、電池パックの温度を検出するためのサーミスターおよびその他の部品としてコンデンサーや抵抗等のチップ部品を搭載した保護回路を製作した。
【００３２】
一つの電気回路の寸法は、幅５ｍｍ×長さ２５ｍｍであるが、実際には、大きさ１２０ｍｍ×１５０ｍｍの、１枚のガラス繊維強化エポキシ樹脂製基板の中に、縦２０列×横５列の計１００固の保護回路が集合状態で形成されている。これをシート状保護回路という。
【００３３】
次に、このシート状保護回路を減圧槽に入れ、上から厚み０．２３ｍｍのＵＶ硬化樹脂シート（古河電工製ＳＰ５３７Ｔ−２３０）で覆った後、減圧槽の内部を減圧にするとともに基板とＵＶ樹脂の周辺部とを密着させ、次いで常圧に戻してシート状保護回路とＵＶ硬化樹脂シートとを全面的に密着させた。さらに、このＵＶ硬化樹脂シートを密着させたシート状保護回路にＵＶ照射して樹脂を硬化させた後、ダイサーにて、個々の保護回路に分割した。これを保護回路Ａとする。
【００３４】
図１に、得られた保護回路Ａの模式断面を示す。図１において、１はガラス繊維強化エポキシ樹脂製のプリント基板、２は電気的機能部品、３はＵＶ硬化樹脂シートである。保護回路Ａでは、プリント基板１および電気的機能部品２が、ＵＶ硬化樹脂シート３で完全に覆われているため、この保護回路が水に浸かった場合でも、保護回路は誤動作することはない。
【００３５】
［実施例２］
実施例１におけるＵＶ硬化樹脂シートの代わりにエポキシ樹脂シート接着剤（ナガセケムテックス株式会社製ＦＡ−１４０２ＨＦ）を用い、ＵＶ照射の代わりに１００℃×１時間の加熱処理をおこなった以外は、全て実施例１と同様にして保護回路Ｂを製作した。ここでは、厚み０．０５ｍｍのエポキシ樹脂シート接着剤を２枚重ねて０．１ｍｍの厚みで使用した。この理由は、厚み０．０５ｍｍの場合、延伸部でシートが薄くなり穴が開くことがあるためである。
【００３６】
［比較例１］
実施例１で用いたのと同様の、電気的機能部品を搭載したシート状保護回路を用い、これをダイサーにて、個々の電気回路に分割した後、これをポッティング用のフッ素樹脂製型枠にはめ込み、次いで液状のＵＶ硬化樹脂を部品実装面に満たした後、ＵＶ照射して硬化させた。これを保護回路Ｃとする。
【００３７】
［比較例２］
実施例１で用いたのと同様の、電気的機能部品を搭載したシート状保護回路を用い、これをポリアミド樹脂を低温成形するアルミニウム型に装着し、次いで、樹脂温度を約２００℃に加熱して液状となったポリアミド樹脂を金型に注入して防水層を形成した後、ダイサーにて、個々の電気回路に分割した。これを保護回路Ｄとする。
【００３８】
［比較例３］
実施例１で用いたのと同様の、電気的機能部品を搭載したシート状保護回路を用い、その表面に、液状のＵＶ硬化樹脂と平均粒子径が２０μｍのアクリル樹脂製小球体と溶剤とを混合したものをスプレーコーティングした後にＵＶ照射し、次いでダイサーにて、個々の電気回路に分割した。これを保護回路Ｅとする。
【００３９】
以上の方法で製作したそれぞれの保護回路の、質量、製造工程における外観不良率および製造するための所要時間（工数）を第１表に示す。なお、不良率および所要時間は、従来例１の保護回路Ｃの製造方法におけるものを１００とし、それに対する比率にて表示した。
【００４０】
【表１】
2004079899.tif 000003
【００４１】
表１から、本発明の保護回路ＡおよびＢは、従来例１の保護回路Ｃに比較して約１５％軽量であり、しかも、不良率、所要時間が全ての従来例に比較して明らかに低減できていることがわかった。つまり、低コストな製造方法であると言える。なお、比較例の保護回路Ｅは、質量がこれらの中では最も軽いが、不良率および生産の所要時間が大きく、最も高コストな製造方法であると言える。
【００４２】
【発明の効果】
以上のように、本発明の電気回路の製造方法によれば、防水性を有する電気回路を、効率良く、低コストで生産することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】保護回路ＡおよびＢの模式断面を示す図。
【符号の説明】
１　ガラス繊維強化エポキシ樹脂製のプリント基板
２　電気的機能部品
３　ＵＶ硬化樹脂シート
【図１】
2004079899.tif 000004