(57)【要約】 【課題】  導電ブロックと外部接続用タブが溶接される時、回路の基板と導電ブロックを接合した半田に熱を伝えにくくする、回路基板および回路基板の製造方法を提供する。【解決手段】  導電性貫通孔１２を設けた回路の基板１１に、溶融した半田が外部に飛散する事を防止する為の導電ブロック半田受容部１５ｂ及び回路の基板１１の電極部としての導電性貫通孔１２と接続する導電ブロック突起部１５ａを設けている導電ブロック１５を、半田を介して電気的及び機械的に接合する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に形成された電極部に半田付けされた導電ブロックに、外部接続用タブが溶接される回路基板であって、前記基板に導電性の孔を設け、前記導電ブロックに設けた突起部を前記導電性の孔と接合させたことを特徴とする回路基板。
【請求項２】
前記導電ブロックに半田受容部が形成されていることを特徴とする請求項１記載の回路基板。
【請求項３】
前記基板の孔が前記基板を貫通していることを特徴とする請求項１又は２記載の回路基板。
【請求項４】
前記基板の孔が前記基板を貫通していないことを特徴とする請求項１又は２記載の回路基板。
【請求項５】
基板に形成された電極部に半田付けされた導電ブロックに、外部接続用タブが溶接される回路基板であって、前記基板に導電性の孔を設け、前記導電ブロックに設けた突起部を前記導電性の孔と接合させることを特徴とする回路基板の製造方法。
【請求項６】
前記導電ブロックに半田受容部が形成されていることを特徴とする請求項５記載の回路基板の製造方法。
【請求項７】
前記基板の孔が前記基板を貫通していることを特徴とする請求項５又は６記載の回路基板の製造方法。
【請求項８】
前記基板の孔が前記基板を貫通していないことを特徴とする請求項５又は６記載の回路基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池パック用の保護回路基板等の、外部接続用タブが溶接される回路基板および回路基板の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
保護回路基板は、電池パックを構成する上で必要不可欠の要素であり、殆どの電池パックに使用されている。電池パックは、保護基板回路と、外部接続用タブを抵抗溶接により接合し、保護回路基板と電池を、外部接続用タブを介して電気的及び機械的に接続する構造となっている。
【０００３】
このような保護回路基板は、一方の面に電極パットが形成され、前記電極パットの表面に半田ペーストを塗布し、前記半田ペースト上に導電ブロックを実装し、半田を介して導電ブロックを電気的及び機械的に接合する構造となっている。また、外部接続用タブは、保護回路基板上に半田を介して接合された導電ブロックの表面に、抵抗溶接される事で電気的及び機械的に接続される。
【０００４】
図４は、従来技術による保護回路基板の構造を示す。図４（ａ）は、平面図、図４（ｂ）は、溶接時の断面図である。図４（ａ）、図４（ｂ）において４１は保護回路の基板、４２は電極パット、４３は半田層を形成する時に用いられるレジスト、４４は半田層（組成：Ｓｕ９６．５％，Ａｇ３．０％，Ｃｕ０．５％，融点２００℃〜２４０℃）であり、４５は主にニッケルからなる導電ブロック（サイズ  縦３．０ｍｍ，横３．０ｍｍ，厚さ０．２〜０．４ｍｍ）、４６は主にニッケルからなる外部接続用タブ（幅２．５ｍｍ〜３．０ｍｍ，厚さ０．１００ｍｍ〜０．１２５ｍｍ）、４７は導電ブロックと外部接続用タブ溶接時に用いる溶接棒、４８は溶接時の電流の方向、４９は溶接により発生する熱の伝わる領域を示し、５０は再溶融した半田の飛び散りを示す。
【０００５】
回路基板の製造方法は、保護回路の基板４１に、半田層４４形成のためにレジスト４３を塗布し、その後、半田層４４を形成する。半田層４４上に、導電ブロック４５を設定し、加熱することにより導電ブロック４５を、保護回路の基板４１に半田溶着する。導電ブロック４５上に、外部接続用タブ４６を設定し、溶接棒４７を用いて導電ブロック４５と外部接続用タブ４６を溶接接続する。
【０００６】
上記記載の回路基板の製造方法で接続する事により、電極パット４２と外部接続用タブ４６との電気的な接続をより確実なものにすることが出来るが、ここで問題になるのは、抵抗溶接で外部接続用タブ４６を溶接する際に発生する熱が、導電ブロック４５の裏面に伝わることである。裏面に伝わった熱により、温度が半田の融点よりも高温になり、導電ブロック４５の裏面に、直接形成されていた半田層４４が再溶融し、外部に飛び散る可能性がある。飛散した半田が、保護回路の基板４１に実装されている他の部品や、外部接続用タブ４６などに付着すると、ショートの発生など、不良に繋がる恐れがある。
【０００７】
前記の問題を解決する方法として、特許文献１には、溶接が行われる位置に対応する位置の、回路の基板と導電ブロックを半田付けするランド部に、半田付けが行われない非半田付け部を設けることが開示されている。また、特許文献２には、電極パットが形成された回路基板の他方の面に、前記回路基板よりも大きい導電板を、かしめ又は半田付けにより接続し、抵抗溶接による熱が半田に伝わりにくい構造にする技術が開示されている。また、特許文献３には、溶融した半田が、回路基板上の電子部品側に飛散しないように、回路基板に溶融した半田を受容または逃がす為の開口部を有する回路基板の技術が開示されている。
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−３０４０１９号公報
【特許文献２】特開２００５−３２２５６８号公報
【特許文献３】特開２００５−４４９６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１は、半田が再溶融した場合、導電ブロックの位置がずれてしまうという課題があった。また、特許文献２は、回路基板の全体寸法が大きくなるという課題や、前記導電板を接合する為には多数の工程が必要であるという課題、また回路基板の加工が必要という課題があり、回路基板のコストアップを生じる。また、特許文献３は、半田飛散方向を限定することを解決方法としているが、電池パックでは、全方向に対して半田飛散を防がなくてはならない。
【００１０】
従って、本発明の課題は、回路の基板と導電ブロックの接合用の半田に熱を伝えにくくする回路基板および回路基板の製造方法を提供することである。また、熱により溶融した半田が外部に飛散する事を防止する構造と、半田の再溶融による導電ブロックの位置ずれを防止する回路基板および回路基板の製造方法を提供する。更に、電池パックに使用する回路基板の全体寸法の増大及びコストアップを防ぐ回路基板および回路基板の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、前記の課題解決のため、回路の基板と接合する導電ブロックの構造と接続方法を再検討した結果なされたものである。
【００１２】
即ち、本発明は、電極部として導電性の孔を設けた回路の基板に、溶融した半田が外部に飛散する事を防止する為の半田受容部及び回路の基板との接合用の突起を有する導電ブロックを、半田を介して電気的及び機械的に接合する事を特徴とする回路基板および回路基板の製造方法である。
【００１３】
本発明によれば、基板に形成された電極部に半田付けされた導電ブロックに、外部接続用タブが溶接される回路基板であって、前記基板に導電性の孔を設け、前記導電ブロックに設けた突起部を前記導電性の孔と接合させたことを特徴とする回路基板が得られる。
【００１４】
本発明によれば、前記導電ブロックに半田受容部が形成されていることを特徴とする回路基板が得られる。
【００１５】
本発明によれば、前記基板の孔が前記基板を貫通していることを特徴とする回路基板が得られる。
【００１６】
本発明によれば、前記基板の孔が前記基板を貫通していないことを特徴とする回路基板が得られる。
【００１７】
本発明によれば、基板に形成された電極部に半田付けされた導電ブロックに、外部接続用タブが溶接される回路基板であって、前記基板に導電性の孔を設け、前記導電ブロックに設けた突起部を前記導電性の孔と接合させることを特徴とする回路基板の製造方法が得られる。
【００１８】
本発明によれば、前記導電ブロックに半田受容部が形成されていることを特徴とする回路基板の製造方法が得られる。
【００１９】
本発明によれば、前記基板の孔が前記基板を貫通していることを特徴とする回路基板の製造方法が得られる。
【００２０】
本発明によれば、前記基板の孔が前記基板を貫通していないことを特徴とする回路基板の製造方法が得られる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明による回路基板および回路基板の製造方法によれば、抵抗溶接による熱が直接発生する部分には半田が存在しない為、抵抗溶接により発生する熱を半田へ伝えにくくなる。この構造により、半田の再溶融を防ぐとともに、半田が溶融した場合でも外部への飛散が防止できる為、半田の溶融、飛散に起因する不良を極めて少なくする事ができる。
【００２２】
また、本発明の回路基板および回路基板の製造方法によれば、回路基板に通常の回路基板作製工程以外の特別な加工が必要ないため、特別のコストアップなしに半田の再溶融等の影響を防止できる効果がある。
【００２３】
また、回路の基板と導電ブロックは、回路の基板に設けた電極部としての導電性貫通孔と、導電ブロックに設けた突起部によって接合される為、導電ブロックの位置精度向上という効果もある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明の回路基板および回路基板の製造方法は、導電ブロックと外部接続用タブが溶接される時、基板と導電ブロックを接合した半田に熱を伝えにくくするために、基板の電極部と導電ブロックの接合構造を改良している。基板の電極部には導電性の孔を設け、導電ブロックには突起部とその突起部の周りに溶融した半田が外部に飛散することを防止する為の半田受容部を設けて、導電性の孔と導電ブロックの突起部を組み合わせて、半田により基板の電極部と導電ブロックを電気的に及び機械的に接合する。
【００２５】
以下に、本発明の実施の形態を図面参照して説明する。
【００２６】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１の回路基板の構造を示す。  図１（ａ）は、平面図、図１（ｂ）は、回路の基板だけの平面図、図１（ｃ）は、溶接時の断面図、図１（ｄ）は、導電ブロックの斜視図を示す。
【００２７】
図１（ｃ）において、具体的な１例を示すと、１１は回路の基板で、基材はガラス繊維強化型のエポキシ樹脂からなり、厚さは０．４４ｍｍ。１２は電極部としての孔の周囲を銅箔で覆った導電性貫通孔であり、通常の回路基板作製のスルーホール基板工程で作製し、穴径はφ０．７ｍｍ、銅箔厚さは３０μｍ。１３は半田塗布面を設定するレジストであり、厚さは５０μｍ。１５はニッケルからなる導電ブロックで、大きさは、縦３．０ｍｍ、横３．０ｍｍ、厚さ０．４ｍｍからなる。１５ａは導電ブロック１５に設けた導電ブロック突起部で、形状はφ０．５ｍｍ、長さは０．８ｍｍ。１５ｂは導電ブロック１５に設けた導電ブロック半田受容部で、その空間体積は０．３４ｍｍ3。１４は半田で、組成はＳｕ９６．５％，Ａｇ３．０％，Ｃｕ０．５％、融点は２００℃〜２１４℃からなり、塗布体積は０．１５ｍｍ3。１６はニッケルからなる外部接続用タブで、大きさは、幅３．０ｍｍ、厚さ０．１ｍｍ、長さ３．０ｍｍ（長さは電池パックの構造によって可変するため、長さが２０ｍｍ以上になることもある）。１７は導電ブロックと外部接続用タブ溶接時に用いるアルミナ分散銅の溶接棒、１８は溶接により発生する熱の伝わる領域を示す。なお、この具体例の場合、例えば溶接棒１７の径φ１．３ｍｍ、溶接棒間隔０．４ｍｍ、加圧力１９．６Ｎ、通電時間２．１〜２．３ｍｓ、通電電流１．５〜２．１ｋＡ、電圧２．１〜２．３Ｖの条件で回路の基板１１上の導電ブロック１５に外部接続用タブ１６の抵抗溶接が可能である。
【００２８】
ここで、導電ブロック半田受容部１５ｂの半田受容部の長さ１９ａは、半田塗布面の長さ１９ｂよりも大きくし、且つ、導電ブロック半田受容部１５ｂの空間体積は、半田１４の塗布体積より大きくなるようにしなければいけない。また、導電ブロック１５は、レジスト１３に、面接触している。
【００２９】
図１（ｃ）に示したように、回路の基板１１に設けられた導電性貫通孔１２に、導電ブロック突起部１５ａが挿入され、半田１４を介して回路の基板１１と電気的及び機械的に半田接合される。
【００３０】
次に、回路の基板１１と接合された導電ブロック１５の表面に外部接続用タブ１６を溶接棒１７により抵抗溶接する。溶接を行う事で、導電ブロック１５と外部接続用タブ１６の電気的及び機械的な接続が確保できる。
【００３１】
図１（ｃ）において、外部接続用タブ１６を導電ブロック１５に抵抗溶接にて電気的及び機械的に接続する時に発生する熱は、溶接により発生する熱の伝わる領域１８のように広がる。ここに示したように、回路の基板１１と導電ブロック１５の接合を導電ブロック１５に設けた導電ブロック突起部１５ａで行う事により、抵抗溶接を行う時に発生する熱の影響を、半田１４に伝えにくくなり、半田の再溶融を防止できる。
【００３２】
更に、導電ブロック１５と半田１４の間には、導電ブロック半田受容部１５ｂにより空気層が存在する為、熱伝導率が低下し、半田１４の再溶融を防止する。半田１４が再溶融したとしても、図１の構造から明らかなように、導電ブロック半田受容部１５ｂの空間体積が、半田塗布体積よりも大きい為、再溶融し外部に飛び散ろうとする半田１４を受容し、外部への飛散を防止する。
【００３３】
また、導電ブロック１５に設けた導電ブロック突起部１５ａを、回路の基板１１の導電性貫通孔１２に挿入する構造により、導電ブロック１５の位置精度が向上する効果がある。特に、図１のように、導電ブロック突起部１５ａと回路の基板１１の導電性貫通孔１２を２ヶ所設けることにより、接合時の回転ずれが防止され、より正確な位置精度で接合が行われる。図1（ｃ）において、導電ブロック１５の導電ブロック突起部１５ａの長さを回路の基板１１の厚さより短くする事によって、導電ブロック１５の導電ブロック突起部１５ａが回路の基板１１の反対面へ突き出さないように構成することもできる。また、貫通孔にとすることにより、回路の基板１１と導電ブロック１５の接合が強固となり接合の状況の目視確認も可能となる。
【００３４】
（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２の回路基板の構造を示す。導電ブロック突起部２５ａ、電極部としての導電性未貫通孔２２の形状は、図２に示すように、回路の基板２１の導電性の貫通孔とはせずに、導電性未貫通孔２２とする事により、導電ブロック２５の導電ブロック突起部２５ａが回路の基板２１の反対面へ突き出さないので、回路の基板２１を直接平坦な部品に設置可能に設計することができる。２３は半田塗布面を設定するレジスト、２４は回路の基板２１と導電ブロック２５を接続した半田、２５ｂは導電ブロック２５と外部接続用タブ２６が抵抗溶接を行う時、空気層により熱伝導率を低下させて、半田２４の再溶融を防止する導電ブロック半田受容部。また、半田２４が再溶融したとしても、導電ブロック半田受容部１５ｂの空間体積が、半田塗布体積よりも大きい為、再溶融し外部に飛び散ろうとする半田２４を受容し、外部への飛散を防止する。
【００３５】
（実施の形態３）
図３に、本発明の実施の形態３の導電ブロックが有する突起部及び半田受容部、回路基板に設ける導電性貫通孔の配置の一例を示す。図３（ａ）は、導電ブロックの斜視図、図３（ｂ）は、回路の基板だけの平面図である。
【００３６】
図３（ａ）に導電ブロック３３が有する、導電ブロック突起部３３ａ、導電ブロック半田受容部３３ｂ、図３（ｂ）に回路の基板３１に設ける電極部としての導電性貫通孔３２の配置の一例を示す。実施の形態３のように、導電ブロック３３に設ける導電性ブロック突起部３３ａは、導電ブロック３３端面に対して、平行で無く角度をもって設置されても良い。
【００３７】
上記に示した、実施の形態の各部材質、形状、大きさは一例であり、この例に限定されるものではない。また、導電ブロック１５、２５の導電ブロック突起部１５ａ、２５ａの個数や配置、回路の基板１１の導電性貫通孔１２及び回路の基板２１の導電性未貫通孔２２の個数や配置も、溶接の電流方向、回路の基板１１，２１と導電ブロック１５，２５の接合に必要とする仕様に応じて変更が可能であり、これに限定されるものではない。
【００３８】
以上、この発明の実施の形態を説明したが、この発明は、これらの実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更があっても本発明に含まれる。すなわち、当業者であれば、当然なしえるであろう各種変形、修正もまた本発明に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明の回路基板および回路基板の製造方法を用いることにより、電池パック、二次電池等、溶接、接続に高い信頼性が要求される分野において、適した回路基板および回路基板の製造方法に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施の形態１の回路基板の構造を示す図。図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は、回路の基板だけの平面図、図１（ｃ）は、溶接時の断面図、図１（ｄ）は、導電ブロックの斜視図。
【図２】本発明の実施の形態２の回路基板の構造を示す図。
【図３】本発明の実施の形態３の導電ブロックが有する突起部及び半田受容部、回路の基板に設ける導電性貫通孔の配置の一例を示す図。図３（ａ）は、導電ブロックの斜視図、図３（ｂ）は、回路の基板だけの平面図。
【図４】従来技術による保護回路基板の構造を示す図。図４（ａ）は平面図、図４（ｂ）は、溶接時の断面図。
【符号の説明】
【００４１】
１１    回路の基板
１２    導電性貫通孔
１３    レジスト
１４    半田
１５    導電ブロック
１５ａ    導電ブロック突起部  
１５ｂ    導電ブロック半田受容部
１６    外部接続用タブ
１７    溶接棒
１８    溶接により発生する熱の伝わる領域
１９ａ    半田受容部の長さ
１９ｂ    半田塗布面の長さ
２１    回路の基板
２２    導電性未貫通孔
２３    レジスト
２４    半田
２５    導電ブロック
２５ａ    導電ブロック突起部
２５ｂ    導電ブロック半田受容部
２６    外部接続用タブ
３１    回路の基板
３２    導電性貫通孔
３３    導電ブロック
３３ａ    導電ブロック突起部
３３ｂ    導電ブロック半田受容部
４１    保護回路の基板
４２    電極パット
４３    レジスト
４４    半田層
４５    導電ブロック
４６    外部接続用タブ
４７    溶接棒
４８    電流の方向
４９    溶接により発生する熱の伝わる領域
５０    再溶融した半田の飛び散り
【図１】
2009259920.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2009259920.tif 000006