(57)【要約】【課題】主に二次電池の電流制御に使用される二次電池用プリント回路板に関し、ソルダボールの発生を低減できるものを提供することを目的とする。【解決手段】プリント基板２１に金属板１２の下方に孔２１Ａを設け、孔２１Ａと金属板１２の間で硬化剤２７がプリント基板２１と金属板１２に接して硬化しているので、はんだ７が溶融した際には硬化剤２７で金属板１２の移動が抑制されると共に、硬化剤２７は硬化前には柔軟性を有しているのでランド２６Ａ、ランド２６Ｂへのはんだ７の量に対応した厚みとなって、ソルダボールの発生を低減することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のランドを有するプリント基板と、前記ランドにはんだで固定された金属板と、前記ランドにはんだで固定された電子部品を備え、前記プリント基板には前記金属板の下方に孔が設けられ、前記孔と前記金属板の間で硬化剤が前記プリント基板と前記金属板に接して硬化した二次電池用プリント回路板。
【請求項２】
金属板は方形で、孔は前記金属板の角部となる四箇所の下方に、硬化剤はそれぞれの孔と前記金属板の間に設けられた請求項１記載の二次電池用プリント回路板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に二次電池の電流制御に用いられる二次電池用プリント回路板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
二次電池が搭載され、これを電力源として動作する電子機器には、携帯電話、ビデオカメラ、ノートパソコン、デジタルカメラなど様々な種類が有る。そして、この電子機器に使用される二次電池に電気的に接続され、充電、放電の制御を行う二次電池用プリント回路板が広く使用されている。
【０００３】
このような従来の二次電池用プリント回路板について、図６から図８を用いて説明する。
【０００４】
図６は従来の二次電池用プリント回路板の断面図であり、同図において、プリント基板１は、紙フェノール基板などの基板層２、銅箔などで形成された配線パターン３、ソルダレジストなどのレジスト層４、有色インクなどのインク層５から構成されている。また、プリント基板１上面に配線パターン３の一部がレジスト層４から露出し、ランド６、６Ａ、６Ｂを形成している。
【０００５】
このプリント基板１には、ランド６、６Ａ、６Ｂ上面のはんだ７で、スイッチング回路８、制御回路９、固定抵抗素子１０、コンデンサ素子１１、金属板１２が配線パターン３を経由して相互に電気的に接続され、二次電池用プリント回路板１５が構成されている。
【０００６】
このように構成された二次電池用プリント回路板１５は、各種電子機器に搭載され、金属板１２が二次電池と電気的に接続されて、二次電池に対する充電、放電の電流を制御回路９が制御し、例えば過充電、過放電による二次電池の劣化を防止する。
【０００７】
また、図７の断面図に示すのは、二次電池（図示せず）側の金属板１６との溶接工程を示すものである。ここで、金属板１６が、上方から溶接棒１７で押圧、加熱され、金属板１２に溶接される。
【０００８】
ここで、金属板１６と金属板１２を溶接する際に、金属板１６と金属板１２を介してはんだ７に熱が伝わりはんだ７が溶融する。その状態で金属板１６が溶接棒１７により押圧されると、はんだ７が潰れて、はんだがソルダボール７Ａとなって、レジスト層４上に広がる。なお、このようなソルダボール７Ａが生じた場合は、ソルダボール７Ａを除去する作業が必要なものとなり、金属板１６と金属板１２の溶接工程の作業効率を下げる原因となっていた。
【０００９】
これについての対策として、例えば図８の断面図に示す二次電池用プリント回路板２０が提案されている。これは、金属板１２下面のレジスト層４との間に所定の厚さの保持層１８を設けるものである。これによりはんだ７が潰れることを防止し、ソルダボール７Ａの発生を低減させるものとなっていた。
【００１０】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０１０−２５０９９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
前記従来の二次電池用プリント回路板２０は、二次電池用プリント回路板１５よりもソルダボール７Ａの発生を低減することができるが、二次電池用プリント回路板２０を大量に生産する際には、はんだ７の量のばらつきや保持層１８の厚みのばらつきが若干量生じる。そのため、はんだ７の量がばらつきの最下限でも金属板１２をきっちり固定できるような厚みに保持層１８を予め設計するが、その場合、はんだ７の量がばらつきの最上限の場合など金属板１２と保持層１８との間にすきまが生じる。
【００１３】
そこで、はんだ７の量が多い場合には金属板１６と金属板１２を溶接すると、十分にソルダボール７Ａの発生を低減することができなかった。
【００１４】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、二次電池用プリント回路板の製造工程でのはんだ７の量のばらつきに対する対策を施すことで、さらにソルダボール７Ａの発生を低減可能な二次電池用プリント回路板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記目的を達成するために本発明は、以下の構成を有するものである。
【００１６】
本発明の請求項１記載の発明は、二次電池に電気的に接続されるプリント回路板であって、ランドを有するプリント基板と、ランドにはんだで固定された金属板と電子部品を備え、プリント基板には金属板の下方に孔が設けられ、孔と金属板の間で硬化剤がプリント基板と金属板に接して硬化したもので、はんだが溶融した際には硬化剤で金属板の移動が抑制されると共に、硬化剤は硬化前に柔軟性を有しているので、はんだの量のばらつきに対応して、ソルダボールの発生を低減可能な二次電池用プリント回路板を提供することができるという作用を有する。
【００１７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、方形の金属板の角部となる角部の四箇所の下方に孔を設け、それぞれに硬化剤を配置したもので、はんだが溶融した際の金属板の傾きを抑制でき安定した溶接ができる二次電池用プリント回路板を提供することができるという作用を有する。
【発明の効果】
【００１８】
以上のように本発明によれば、ソルダボールの発生を低減可能な二次電池用プリント回路板を実現することができるという有利な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施の形態による二次電池用プリント回路板の断面図
【図２】同二次電池用プリント回路板の底面図
【図３】同二次電池用プリント回路板の溶接工程を示す断面図
【図４】同二次電池用プリント回路板の他の実施の形態を示す断面図
【図５】同二次電池用プリント回路板の他の実施の形態を示す底面図
【図６】従来の二次電池用プリント回路板の断面図
【図７】従来の二次電池用プリント回路板の溶接工程を示す断面図
【図８】従来の他の二次電池用プリント回路板の断面図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について、図１〜図５を用いて説明する。
【００２１】
なお、これらの図面は構成を判り易くするために、部分的に寸法を拡大して表している。
【００２２】
また、背景技術の項で説明した構成と同一構成の部分には同一符号を付する。
【００２３】
（実施の形態）
図１は本発明の一実施の形態による二次電池用プリント回路板の断面図、図２は同底面図であり、同図においてプリント基板２１は、基板層２２、配線パターン２３、レジスト層２４、インク層２５から構成されている。なお、図１は図２内のＡ−Ａ線断面図である。
【００２４】
ここで、基板層２２は、紙にフェノール樹脂を含浸させた紙フェノール基板や、紙にエポキシ樹脂を含浸させた紙エポキシ基板や、ガラス繊維にエポキシ樹脂を含浸させたガラスエポキシ基板、ガラスコンポジット基板などが使用される。
【００２５】
また、配線パターン２３は、基板層２２上に貼り付けた銅箔などの金属箔をエッチングなどにより所定の形状の線路に加工して、形成される。
【００２６】
そして、レジスト層２４は、ソルダレジストなどの絶縁性の耐熱性被覆材料をシルク印刷などで所定のランド２６、ランド２６Ａ、ランド２６Ｂを残して塗布し、赤外線照射により硬化させるなどして形成したものである。
【００２７】
さらに、インク層２５は、例えば白色のインクなどをシルク印刷などにより、レジスト層２４上に塗布したものである。
【００２８】
そして、このプリント基板２１に、ランド２６、ランド２６Ａ、ランド２６Ｂ上面のはんだ７でスイッチング回路８、制御回路９、固定抵抗素子１０、コンデンサ素子１１、金属板１２が固定され、これらが配線パターン２３を介して相互に電気的に接続されている。
【００２９】
なお、スイッチング回路８はＦＥＴやトランジスタなどで構成され、マイコンや集積回路などの制御回路９が出力する信号に従って、金属板１２を流れる電流の導通・切断あるいは電流値を切り替えるものである。そして、電流値は固定抵抗素子１０の抵抗値や、コンデンサ素子１１の容量値により決められる。
【００３０】
すなわち、制御回路９が出力する信号で、スイッチング回路８を切り替えることにより、電子機器に搭載した際に金属板１２を流れる電流の導通・切断、あるいはその電流値が切り替えられるよう構成されている。
【００３１】
なお、これらのスイッチング回路８、制御回路９、固定抵抗素子１０、コンデンサ素子１１は特許請求の範囲に記載した電子部品の一例である。
【００３２】
また、金属板１２はニッケルやステンレスなどを材料とする略方形の板で、その下方に相当する位置において、プリント基板２１に孔２１Ａが設けられている。なお、この孔２１Ａはプリント基板２１に、金属板１２側が広く逆側が狭くなるように階段状に設けられ、その直径は狭いほうの端面で０．２ｍｍ以上５．０ｍｍ以下が好適である。
【００３３】
なお、この孔２１Ａを形成する際には、基板層２２をドリルなどで穿孔し、孔２１Ａの周囲にレジスト層２４、インク層２５を形成する。これにより、所望の寸法の孔２１Ａを高精度に形成することが可能となる。
【００３４】
そして、孔２１Ａと金属板１２の間で硬化剤２７が、プリント基板２１と金属板１２に接して配置される。この硬化剤２７は、時間経過や加熱などで硬化する材料であれば使用可能であるが、エポキシ樹脂、あるいはポリエステルに不飽和基を含ませスチレンなどのビニル基をもったモノマーと成形時に共重合させた不飽和ポリエステル樹脂が形状安定性の点で好適である。
【００３５】
そして、これらのプリント基板２１、スイッチング回路８、制御回路９、固定抵抗素子１０、コンデンサ素子１１、金属板１２、硬化剤２７などから二次電池用プリント回路板３０が構成される。
【００３６】
なお、このような二次電池用プリント回路板３０を製作する際には、先ずプリント基板２１上面の複数のランド２６やランド２６Ａ、ランド２６Ｂに、クリーム状のはんだ７を印刷等によって塗布した後、この上面にスイッチング回路８、制御回路９、固定抵抗素子１０、コンデンサ素子１１の端子や金属板１２の両端が重なるよう配置する。
【００３７】
そして、この後、はんだ７を加熱して溶融させ、スイッチング回路８、制御回路９、固定抵抗素子１０、コンデンサ素子１１の端子や金属板１２の両端を、ランド２６やランド２６Ａ、ランド２６Ｂにはんだ付けする。
【００３８】
ここで、ランド２６、ランド２６Ａ、ランド２６Ｂに塗布されるはんだ７の量は所定の範囲に管理されているが、二次電池用プリント回路板３０ごとに若干のばらつきがある。これにより、プリント基板２１の上面とはんだ付けされたスイッチング回路８、制御回路９、固定抵抗素子１０、コンデンサ素子１１、金属板１２の下面との間の間隔にも、製造された二次電池用プリント回路板３０ごとにばらつきが生じている。なお、一般には、この間隔は１０マイクロメートル以上１００マイクロメートル以下となることが多い。また、ばらつきが生じていても、スイッチング回路８、制御回路９、固定抵抗素子１０、コンデンサ素子１１、金属板１２などを押し付けているわけではないので、はんだ７の潰れは少なく、ソルダボールはあまり生じない。
【００３９】
次に、プリント基板２１の底面側から孔２１Ａを介して硬化剤を注入し、加熱などを行って、プリント基板２１と金属板１２に接した状態で硬化させる。ここで、孔２１Ａを介して硬化剤を注入しているので、金属板１２の背面に硬化剤２７が確実に進入することができ、さらに、硬化剤２７が孔２１Ａの周囲に広がって、プリント基板２１と金属板１２に接した状態で硬化させることができる。
【００４０】
つまり、製造された二次電池用プリント回路板３０ごとに金属板１２の下面とプリント基板２１の上面の間隔がばらついたとしても、硬化剤２７は、それぞれの二次電池用プリント回路板３０ごとに金属板１２の下面とプリント基板２１の上面の間隔に対応した厚みとなるものである。
【００４１】
そして、このように構成された二次電池用プリント回路板３０を、携帯電話やビデオカメラ等の電子機器内に収納装着する際には、まず、図３（ａ）の断面図に示すように、金属板１２に二次電池（図示せず）に接続された金属板１６を重ね、溶接棒１７をその上方から近づける。
【００４２】
そして、図３（ｂ）の断面図に示すように、金属板１６と金属板１２が重なった状態で溶接棒１７を金属板１６に押し当て溶接を行う。このとき、溶接棒１７から金属板１６および金属板１２に加わった熱により金属板１２の両端のはんだ７が溶融するが、金属板１２の下方にはプリント基板２１との間に硬化剤２７があるため、はんだ７の変形は小さい。そして、これによりこの溶接でのソルダボールの発生は低減される。
【００４３】
すなわち、金属板１２の下方で、硬化剤２７が金属板１２とプリント基板２１に接した状態で硬化しているため、溶接棒１７により金属板１６と金属板１２の溶接を行った際に金属板１２の下方への移動が抑えられ、これにより効果的にソルダボールの発生を低減するものとなっている。
【００４４】
つまり、ソルダボールの発生を低減することが出来るため、ブラシやピンセット等によってソルダボールを取除く手間が減り、溶接工程の作業効率を向上させることができる。
【００４５】
次に各種電子機器における二次電池用プリント回路板３０の動作について説明する。例えば電子機器を携帯した操作者が操作する場合には、制御回路９が二次電池の電圧を検出してスイッチング回路８を制御し、スイッチング回路８を介して二次電池から機器の電子回路（図示せず）に電力が供給される。
【００４６】
そして、電子機器の操作により、二次電池が放電し所定電圧、例えば２Ｖ前後以下になった場合には、制御回路９がスイッチング回路８を切換えて、電子回路への電力の供給を停止する。
【００４７】
さらに、二次電池に充電を行う際には、制御回路９がスイッチング回路８を切換えて、例えば家庭用電源から電子機器の二次電池に充電が行われる。そして、所定電圧の充電が行われ、例えば二次電池の電圧が４Ｖ前後になった場合には、これを制御回路９が検出し再びスイッチング回路８を切換えて、二次電池への充電を終了する。
【００４８】
つまり、制御回路９が二次電池の電圧を検出し、電子機器の操作時にはスイッチング回路８を介して電池から電子回路に電力を供給すると共に、二次電池への充電時には、スイッチング回路８を切換えて、二次電池に所定電圧の充電を行うように構成されている。
【００４９】
なお、前記の説明では、金属板１２の下方に一箇所の孔２１Ａが設けられているものとして説明したが、複数設けられていても良い。例えば、図４の断面図、図５の底面図に示す二次電池用プリント回路板４０のように、方形の金属板１２の角部１２Ａ〜１２Ｄの下方に相当する位置において、プリント基板３１に四箇所の孔３１Ａ〜３１Ｄを設けても良い。なお、図４は図５内のＢ−Ｂ線断面図である。
【００５０】
このとき、孔３１Ａ〜３１Ｄの上方には、金属板１２およびプリント基板３１と接するように、硬化剤３２Ａ〜３２Ｄを形成させる。
【００５１】
そして、これによれば、金属板１２の角部１２Ａ〜１２Ｄの下方に相当する位置に四箇所の孔３１Ａ〜３１Ｄが設けられているので、金属板１２上面に溶接棒１７を押し当て、溶接を行った際にはんだ７が溶融したとしても、硬化剤３２Ａ〜３２Ｄが前後左右に金属板１２が傾くことを抑制しているため、より安定して溶接を行うことができるという利点がある。
【００５２】
なお、前記の説明では孔２１Ａ、孔３１Ａ〜３１Ｄは円形の孔として説明したが、これに限定されるものではなく、どのような形状であっても良い。一般には円形、楕円形、または方形が穿孔しやすいため好適である。
【００５３】
また、金属板１２の形状も略方形として説明したが特に限定されるものではなく、円形、楕円形など様々な変形が可能である。
【００５４】
さらに、前記の説明ではプリント基板２１はインク層２５を備えるものとして説明したが、特にインク層２５は有っても無くてもいずれでも良い。
【００５５】
このように本実施の形態によれば、プリント基板２１に金属板１２の下方に孔２１Ａを設け、孔２１Ａと金属板１２の間で硬化剤２７がプリント基板２１と金属板１２に接して硬化しているので、はんだ７が溶融した際には硬化剤２７で金属板１２の移動が抑制されると共に、硬化剤２７は硬化前には柔軟性を有しているのでランド２６Ａ、ランド２６Ｂへのはんだ７の量に対応した厚みとなって、ソルダボールの発生を低減することができるものである。
【００５６】
また、方形の金属板１２の角部となる角部１２Ａ〜１２Ｄの四箇所の下方に孔３１Ａ〜３１Ｄを設け、それぞれに硬化剤３２Ａ〜３２Ｄを配置したもので、はんだ７が溶融した際の金属板１２の傾きを抑制でき安定した溶接ができるものである。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明による二次電池用プリント回路板は、ソルダボールの発生を低減できるという有利な効果を有し、主に各種電子機器に用いる二次電池の充電、放電制御用として有用である。
【符号の説明】
【００５８】
７  はんだ
８  スイッチング回路
９  制御回路
１０  固定抵抗素子
１１  コンデンサ素子
１２、１６  金属板
１７  溶接棒
２１、３１  プリント基板
２１Ａ、３１Ａ〜３１Ｄ  孔
２２  基板層
２３  配線パターン
２４  レジスト層
２５  インク層
２６、２６Ａ、２６Ｂ  ランド
２７、３２Ａ〜３２Ｄ  硬化剤
３０、４０  二次電池用プリント回路板
【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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【図７】
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【図８】
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