(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所望の電子部品を実装する配線基板において、
ランドを除く配線基板の全面に、リチウムイオン電池の電解液に対して耐性を有するアクリル樹脂又はエポキシ樹脂の被膜を、前記配線基板に密着させて配置し、
前記電子部品の実装後、
前記ランド、前記ランドに配置される前記電子部品の導体、及び前記ランドと前記導体との電気的接続部材を、前記リチウムイオン電池の電解液に対して耐性を有するフッ素系又はシリコン系のコーティング剤により覆うことを特徴とする配線基板。
【請求項２】
所望の電子部品を配線基板に実装する電子部品の実装方法において、
ランドを除く配線基板の全面に、リチウムイオン電池の電解液に対して耐性を有するアクリル樹脂又はエポキシ樹脂の被膜を、前記配線基板に密着させて配置し、
前記電子部品の実装後、
前記ランド、前記ランドに配置される前記電子部品の導体、及び前記ランドと前記導体との電気的接続部材を、前記リチウムイオン電池の電解液に対して耐性を有するフッ素系又はシリコン系のコーティング剤により覆うことを特徴とする電子部品の実装方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、配線基板、及び電子部品の実装方法に関し、例えばセルラーフォン、ノート型パソコン等のリチウムイオン電池パック、リチウムポリマー電池パック、さらにはこのような電池パックを使用する装置本体の回路基板、さらには各種電子機器に適用することができる。本発明は、ランドを除く配線基板の全面に、付着する可能性のある液体に対して耐性を有する被膜を形成し、ランド、ランドに配置される電子部品の導体、及びランドと導体との電気的接続部材を付着する可能性のある液体に対して耐性を有する樹脂により覆うことにより、電解液が漏れ出した場合等にあっても、基板の発火を有効に回避して十分な信頼性を確保することができるようにする。
【０００２】
【従来の技術】
従来、セルラーフォン、ノート型パソコン等の携帯型の電子機器においては、高エネルギー密度、長期保存性に優れた二次電池が求められ、このような要望を背景に、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池が使用されるようになされ、近年においては、これらの電池に代えて、さらにエネルギー密度の高いリチウムイオン二次電池、リチウムポリマー二次電池が使用されるようになされている。
【０００３】
このようなリチウムイオン二次電池、リチウムポリマー二次電池は、配線基板に電子部品を実装して制御回路、保護回路が構成され、さらにこれら制御回路、保護回路を二次電池セルと一体化して電池パックが構成される。リチウムイオン二次電池、リチウムポリマー二次電池は、これら制御回路、保護回路により過充電、過放電等より保護されるようになされている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところでこのような電池パックに使用される二次電池は、内部に電解液が充填されており、この電解液が漏れ出した場合には、イオンマイグレーションにより配線基板が発火する恐れがある。
【０００５】
すなわちイオンマイグレーションは、配線基板において、電位の異なる導体（例えばパターン、ランド、テストピン）間が電解液等の液体により濡れた場合に、最もイオン化傾向の強い金属がイオンとなって高電位側導体から液体中に溶出し、この溶出した金属イオンがクーロン力により低電位側導体に移動して枝状結晶（デンドライト）が析出する現象である。
【０００６】
このような枝状結晶は、徐々に高電位側の導体に向かって成長し、これにより配線基板は、この枝状結晶の成長により遂には高電位側導体と低電位側導体との間で絶縁を保てなくなり、基板表面で高電位側導体と低電位側導体とが瞬間的に短絡事故を起こすことになる。ここでこのような短絡事故は、発熱により枝状結晶が消滅することにより、瞬間的なものではあるものの、この発熱により下層の絶縁樹脂を局所的に炭化させることになる。
【０００７】
このような枝状結晶は、電位の異なる導体間のいたるところで成長し続け、これにより配線基板においては、短絡事故による局所的な炭化が各所で発生する。その結果、配線基板においては、炭化した部位の面積が徐々に拡大し、遂には炭化した部分により異なる電位の導体間が完全に接続されてしまうことになる。このような部位においては、大電流が流れて発熱することによりヒーターとして機能し、配線基板の温度を上昇させ、所定温度以上の温度上昇により、配線基板を発火させることになる。なおリチウムイオン二次電池パックにおいては、このように配線基板が発火して二次電池セルが温度上昇すると、セルよりガスが噴出する恐れもある。
【０００８】
このような現象は、電位の異なる導体間の間隔が短い部位程、また表面に露出する面積が大きい部位程、起こり易い傾向がある。さらにこの現象は、リチウムイオン二次電池の電解液のみならず、各種の電池に用いられる電解液でも発生し、さらには日頃の日常生活で見受けられる塩水、酢、柑橘系果汁（例えばレモン汁）等、イオン誘電性のある液体で広く発生し、イオンの移動率が高い程、顕著となる。
【０００９】
なお配線基板には、通常、レジスト処理によりレジスト被膜が配置され、このレジスト被膜により配線パターンを保護するようになされている。しかしながらレジスト被膜は、リチウムイオン二次電池の電解液により溶失する特性があり、これにより上述したような電解液の付着による配線基板の発火については、レジスト膜によっては有効に防止できない。
【００１０】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、電解液が漏れ出した場合等にあっても、発火を有効に回避して十分な信頼性を確保することができる配線基板、及び電子部品の実装方法を提案しようとするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため請求項１の発明においては、配線基板に適用して、ランドを除く配線基板の全面に、リチウムイオン電池の電解液に対して耐性を有するアクリル樹脂又はエポキシ樹脂の被膜を、配線基板に密着させて配置し、電子部品の実装後、ランド、ランドに配置される電子部品の導体、及びランドと導体との電気的接続部材を、リチウムイオン電池の電解液に対して耐性を有するフッ素系又はシリコン系のコーティング剤により覆う。
【００１２】
また請求項２の発明においては、電子部品の実装方法に適用して、ランドを除く配線基板の全面に、リチウムイオン電池の電解液に対して耐性を有するアクリル樹脂又はエポキシ樹脂の被膜を、配線基板に密着させて配置し、電子部品の実装後、ランド、ランドに配置される電子部品の導体、及びランドと導体との電気的接続部材を、リチウムイオン電池の電解液に対して耐性を有するフッ素系又はシリコン系のコーティング剤により覆うようにする。
【００１３】
請求項１の構成によれば、配線基板に適用して、ランドを除く配線基板の全面に、リチウムイオン電池の電解液に対して耐性を有するアクリル樹脂又はエポキシ樹脂の被膜を、配線基板に密着させて配置し、電子部品の実装後、ランド、ランドに配置される電子部品の導体、及びランドと導体との電気的接続部材を、リチウムイオン電池の電解液に対して耐性を有するフッ素系又はシリコン系のコーティング剤により覆うことにより、このような被膜により覆われている導体については、被膜が溶失しないようにして、この被膜により直接の液体の接触を防止し、さらには、長期にわたってこの液体の浸透を防止して金属イオンの発生を防止することができる。これにより配線基板上の配線パターン間について、イオンマイグレーションの発生を防止することができ、これにより電解液が漏れ出した場合等にあっても、発火を有効に回避して十分な信頼性を確保することができる。
【００１４】
また請求項２の構成によれば、電子部品の実装方法に適用して、ランドを除く配線基板の全面に、リチウムイオン電池の電解液に対して耐性を有するアクリル樹脂又はエポキシ樹脂の被膜を、配線基板に密着させて配置し、電子部品の実装後、ランド、ランドに配置される電子部品の導体、及びランドと導体との電気的接続部材を、リチウムイオン電池の電解液に対して耐性を有するフッ素系又はシリコン系のコーティング剤により覆うことにより、この樹脂により覆われた部分について、長期にわたってこの液体の浸透を防止して金属イオンの溶出を防止することができ、これによりイオンマイグレーションの発生を防止することができる。これにより電解液が漏れ出した場合等にあっても、発火を有効に回避して十分な信頼性を確保することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、適宜図面を参照しながら本発明の実施の形態を詳述する。
【００１６】
（１）実施の形態の構成
図１は、本発明の実施の形態に係るリチウムイオン電池パックにおける部品実装配線基板を示す平面図である。この部品実装配線基板１は、配線基板２に部品を実装してケーブル３を接続した後、所定の樹脂４によりコーティングして作成される。
【００１７】
ここで配線基板２は、配線パターン層が４層であるいわゆる多層配線基板であり、図２に部品実装面（図２（Ａ））、この部品実装面の裏面（図２（Ｂ））を示すように、レジスト処理によるレジスト被膜に代えて付着する可能性のある液体に対して耐性を有する被膜６が作成される。
【００１８】
ここで可能性のある液体に対して耐性を有する被膜６とは、少なくともイオンマイグレーションを発生させる液体である付着する可能性のある液体に対して溶失しない被膜であり、かつ長期にわたってこの液体の浸透を防止して金属イオンの溶出、金属イオンの移動を防止できる被膜である。この実施の形態では、このような対象となる液体がリチウムイオン電池の電解液であり、被膜６は、配線基板２のランド７を除いて、イオンマイグレーションが発生可能な部位を含んでなる表面及び裏面の全面に作成される。具体的に、この実施の形態において、被膜６は、一般の配線基板において、基板表面に印刷して部品番号、部品実装位置等のマーキングに使用するインク（例えばアクリル樹脂、エポキシ樹脂）を、マーキングの印刷と同一の工程であるシルク印刷により形成され、これにより十分な膜厚により形成される。またこれによりこの種の印刷の本来の目的である部品番号等の表示については、この被膜６において抜き文字により併せて表示するようにし、これにより従来に比して何ら工程数を増大させることなく、さらに信頼性を向上できるようになされている。
【００１９】
これに対して部品実装後のコーティングにおいては、このように被膜６により覆うことが困難な、少なくともイオンマイグレーションが発生可能な導体の露出した部位を全て含んでなる露出する導体の全てを覆うように実行される。具体的に部品実装に供する導体部分であるランド、このランドに配置される電子部品の導体、これらランド及び導体の電気的接続部材である半田を覆うように実行される。さらにこのコーティングにおいては、被膜６と同様に、付着する可能性のある液体に対して耐性を有する樹脂が適用される。すなわち電解液によっては溶失しない樹脂材料であって、かつ電解液の浸透を防止して金属イオンの発生、金属イオンの移動を防止できる樹脂材料であり、また被膜６と十分な強度により密着する樹脂を塗布して実行される。具体的に、この実施の形態では、シリコン系のコーティング材であるＨＣ−１０００（東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社製）をこの樹脂に適用した。
【００２０】
これによりこの部品実装配線基板１においては、電解液が付着しても、枝状結晶の発生部位である導体表面に電解液が付着しないようにし、これにより電解液が漏れ出した場合等にあっても発火を有効に回避して十分な信頼性を確保することができるようになされている。
【００２１】
（２）実施の形態の動作
以上の構成において、この部品実装配線基板１においては、リチウムイオン電池パックに適用されることにより、リチウムイオンの電解液が漏れ出した場合には、この電解液が付着する恐れがある。
【００２２】
部品実装配線基板１においては、このような電解液が付着した場合でも、イオンマイグレーションが発生可能な部位を含む、配線基板の表面及び裏面の、部品実装箇所であるランドを除く全面に、付着する可能性のある液体に対して耐性を有する被膜６が形成されていることにより、このような被膜６により覆われている配線パターンにおいては、長期に、金属イオンの溶出を防止することができる。これによりこのような導体間における発火を有効に回避して十分な信頼性を確保することができる。
【００２３】
また部品実装配線基板１では、このように被膜６により覆うことが困難なランド等の露出部分が、部品実装後、同様に、付着する可能性のある液体に対して耐性を有する樹脂によりコーティングされ、これにより何れの箇所においても、漏れ出した電解液が導体に接触しないように保持される。これによりこの実施の形態においては、大量に電解液が漏れ出した場合でも、発火を有効に回避して十分な信頼性を確保することができる。
【００２４】
具体的に、この部品実装配線基板１をリチウムイオン電池セルに接続し、樹脂モールドケースに収納して電池パックを作成した後、この電池パックを満充電し、部品実装配線基板１に１〔ｃｃ〕の電解液を塗布して実験した。一週間放置して配線基板２を確認したところ、何ら基板上に焦げ、発火の痕跡を確認することができず、これにより安全性が確保されていることを確認することができた。ちなみに塗布した電解液は、完全に揮発、乾燥していた。
【００２５】
また同様にして電池パックを作成して満充電した後、レモン果汁を１〔ｃｃ〕塗布して実験した。一週間放置して確認した結果、基板上に焦げ、発火の痕跡はなく、この場合も安全性が確認された。なおこの場合も、レモン汁は完全に乾燥していた。
【００２６】
これらの比較実験として、被膜６に代えてレジスト被膜を配置し、コーティングの処理を省略して放置したところ、電解液を塗布して放置した場合、レモン汁を塗布して放置した場合の何れの場合においても、基板の発火が確認された。特に電解液を塗布した場合には、レジストが溶解し、レジスト下部のパターンに焦げが観察された。
【００２７】
このようにして被膜６及びコーティング処理するにつき、この実施の形態では、この被膜６が、基板表面に印刷して部品番号、部品実装位置等のマーキングに使用するインクを使用して、このような印刷と同一の工程であるシルク印刷により十分な膜厚で形成されることにより、従来の配線基板の作成工程を何ら変更することなく、基板の発火を有効に回避して十分な信頼性を確保することができる。
【００２８】
またこの被膜６において、抜き文字によりこの種の印刷の本来の目的である部品番号等を表示することにより、改めて、マーキングを印刷することなく、部品実装位置等を表示することができ、これにより従来に比してレジスト被膜の作成工程が少なくなった分、工程を簡略化し、さらに信頼性を向上できる。
【００２９】
（３）実施の形態の効果
以上の構成によれば、少なくともイオンマイグレーションが発生可能な部位に、付着する可能性のある液体に対して耐性を有する被膜を形成することにより、このような被膜を形成した箇所について、電解液が漏れ出した場合等にあっても、基板の発火を有効に回避して十分な信頼性を確保することができる。
【００３０】
またこれらの構成において、配線基板のマーキングに使用するインクの印刷によりこの被膜６を形成することにより、従来の配線基板の作成工程を何ら変更することなく、基板の発火を有効に回避して十分な信頼性を確保することができる。
【００３１】
またこれらの構成において、部品実装箇所を除いて、配線基板の全面に被膜を、形成し、被膜の抜き文字によりマーキングを形成することにより、改めて、マーキングを印刷することなく、部品実装位置等を表示することができる。
【００３２】
またこれらの構成において、シルク印刷により被膜を作成することにより、十分な膜厚を確保して十分な信頼性を確保することができる。
【００３３】
また少なくともイオンマイグレーションが発生可能な導体の露出した部位を付着する可能性のある液体に対して耐性を有する樹脂により覆うことにより、これら露出した部位について、電解液が漏れ出した場合等にあっても、基板の発火を有効に回避して十分な信頼性を確保することができる。
【００３４】
（４）他の実施の形態
なお上述の実施の形態においては、シルク印刷により被膜を作成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、必要に応じて種々の印刷手法により被膜を作成することができる。
【００３５】
また上述の実施の形態においては、被膜の抜き文字によりマーキングを作成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、改めて印刷によりマーキングを作成してもよく、また部分的に被膜を形成し、被膜を形成していない箇所には、この被膜の印刷工程で、通常の配線基板と同様にマーキングを作成してもよい。
【００３６】
また上述の実施の形態においては、マーキング用のインクの印刷により被膜を作成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、必要に応じて、付着する可能性のある液体に対して耐性を有する種々のインクを広く適用することができる。
【００３７】
また上述の実施の形態においては、ランドを除いて、配線基板の全面に被膜を作成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、必要に応じてイオンマイグレーションが発生可能な部位についてだけ、被膜を作成するようにしてもよい。
【００３８】
また上述の実施の形態においては、被膜を作成し、またコーティング処理する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えばランドが露出している場合でも、間隔が離れている場合には、イオンマイグレーションの進行が著しく低下することにより、必要に応じて被膜だけ設けるようにしてもよい。また被膜を作成しない場合でも、例えば全面をコーティングすることにより、上述の実施の形態と同様の効果を得ることができることにより、コーティング処理だけ実行するようにしてもよい。
【００３９】
また上述の実施の形態においては、シリコン系のコーティング剤によりコーティング処理する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えばフッ素系のコーティング剤等、付着する可能性のある液体に対して耐性を有する樹脂を広く適用することができる。因みに、ＳＥ９１８９Ｌ（東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社製）、ＴＳＥ３９７５Ｃ（ＧＥシリコーン株式会社製）、ＫＥ３４９４（信越化学株式会社製）を用いても、同様の効果が確認された。
【００４０】
また上述の実施の形態においては、リチウムイオン二次電池パックに本発明を適用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、各種の電子機器に広く適用することができる。
【００４１】
【発明の効果】
本発明によれば、少なくともイオンマイグレーションが発生可能な部位に、付着する可能性のある液体に対して耐性を有する被膜を形成することにより、又は少なくともイオンマイグレーションが発生可能な導体の露出した部位を付着する可能性のある液体に対して耐性を有する樹脂により覆うことにより、電解液が漏れ出した場合等にあっても、基板の発火を有効に回避して十分な信頼性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る部品実装配線基板を示す平面図である。
【図２】図１の部品実装配線基板に適用される配線基板を示す平面図である。
【符号の説明】
１……部品実装配線基板、２……配線基板、３……ケーブル、４……樹脂、６……被膜、７……ランド
【図１】
0004882165.tif 000002
【図２】
0004882165.tif 000003