JP6155545B2 - Circuit board with external connection conductor and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、外部に設けたセンサやアクチュエータとの接続を図る外部接続導体と一体化された外部接続導体付き回路基板とその製造方法に関する。 The present invention relates to a circuit board with an external connection conductor that is integrated with an external connection conductor that is intended to be connected to an external sensor or actuator, and a method for manufacturing the circuit board.
近年、自動車エンジン等の内燃機関や一般産業機器の制御において高性能化が進み、様々なセンサやアクチュエータが用いられるようになっており、センサやアクチュエータ等とそれを制御するための回路基板との接続における信頼性の向上が重要視されており、入力線や出力線等の外部との接続を図る外部接続導体を接続した回路基板について種々提案されている。
例えば、特許文献1には、センサ信号を受信し、受信したセンサ信号に応じてセンサ特性を生成するために構成されて回路基板と、回路基板を内部に収容する収容体と、センサからの信号を受信するように構成された入力線と、入力線の終端に結合された所定形状のコネクタからなるセンサアダプタ回路収容体アセンブリが開示されている。
In recent years, high performance has been advanced in the control of internal combustion engines such as automobile engines and general industrial equipment, and various sensors and actuators have been used. The sensors and actuators and circuit boards for controlling them have been used. Improvement of reliability in connection is regarded as important, and various circuit boards to which external connection conductors for connection to the outside such as input lines and output lines are connected have been proposed.
For example,
ところが、特許文献1にあるような、従来のセンサアダプタ回路収容体アセンブリでは、入力線や出力線と回路基板との接続に、圧着端子等の複雑な形状のコネクタが外部接続導体として用いられているため、コネクタを接続した信号線を金型内に収容した状態で金型の空洞部内に収容体を構成する樹脂を充填する、いわゆるインサート成形によって収容体と一体化した後、回路基板との接続を図る必要があり、製造工程が複雑で自動化が困難であった。
However, in the conventional sensor adapter circuit housing assembly as disclosed in
特に、温度センサや排気センサ等、200℃以上の高温環境下で使用されるセンサや、数百℃以上に発熱するヒータやグロープラグ等の発熱を伴うアクチュエータと回路基板との入出力を図る外部接続導体には、例えば、導電性の高い軟銅線と耐熱性の高いステンレス線とを撚り線とした耐熱性導電体や、導電性の高い銅線に耐熱性を向上させるためのニッケルメッキ等を施して撚り線とした耐熱性導電体等を、例えば、フッ素ゴム、シリコーンゴム、ポリイミド、架橋ポリエチレン、架橋塩化ビニル、ガラス繊維等の耐熱性の絶縁体で覆った耐熱性導線が用いられている。
ところが、このような耐熱性導線は、はんだ濡れ性が悪く、直接回路基板にハンダ付けすることが困難で、従来、圧着端子等のコネクタを介して回路基板に接続することを余儀なくされていた。
このため、近年、回路基板、回路モジュールのさらなる小型化の要求も高いにも拘わらず、高温環境下で使用されたり、発熱を伴ったりする装置と回路基板との接続を図る場合に、耐熱性導線が用いられ、必然的に圧着端子等のコネクタを必要とする導線付き回路基板の小型化には限界があった。
また、圧着端子と耐熱性導電体との密着性が不十分であると接触抵抗が大きくなり、センサの検出精度の低下やアクチュエータの制御精度の低下を招く虞もある。
In particular, external sensors that are used in high temperature environments of 200 ° C or higher, such as temperature sensors and exhaust sensors, and heaters and glow plugs that generate heat of several hundred ° C or higher are used to input and output between circuit boards. For the connecting conductor, for example, a heat-resistant conductor made of a stranded wire made of a highly conductive annealed copper wire and a highly heat-resistant stainless wire, or nickel plating for improving the heat resistance of a highly conductive copper wire, etc. Heat-resistant conductors, etc., which are coated with heat-resistant conductors, etc., covered with a heat-resistant insulator such as fluorine rubber, silicone rubber, polyimide, crosslinked polyethylene, crosslinked vinyl chloride, glass fiber are used. .
However, such heat-resistant conductive wires have poor solder wettability and are difficult to solder directly to the circuit board, and conventionally have been forced to be connected to the circuit board via connectors such as crimp terminals.
For this reason, in recent years, there is a high demand for further miniaturization of circuit boards and circuit modules. However, when connecting circuit boards to devices that are used in high temperature environments or generate heat, There has been a limit to the miniaturization of circuit boards with conductive wires that use conductive wires and necessarily require connectors such as crimp terminals.
In addition, if the adhesion between the crimp terminal and the heat-resistant conductor is insufficient, the contact resistance increases, which may cause a decrease in detection accuracy of the sensor and a decrease in control accuracy of the actuator.
一方、特許文献2には、可撓性樹脂フィルムに導体配線が形成された可撓性プリント配線基板(FPC)と金属端子との間の良好な接合を得ることを可能としたFPCと金属端子との接続方法として、FPCの導体配線の面を接続すべきタブに重ねFPCの導体配線と反対側の面に金属箔を介在させた状態で超音波溶接機のアンビルとホーンの間に挟んで超音波融着させる方法が開示されている。
しかし、超音波溶接によって耐熱性導線を直接、回路基板の電極部に接続するためには、回路基板を挟んだ状態で、電線と電極部とを加圧しながら超音波振動を加えることになり、回路基板に用いられているガラスエポキシ樹脂などの絶縁性基板に超音波振動が吸収され、超音波融着することが困難であった。
On the other hand,
However, in order to directly connect the heat-resistant lead wire to the electrode part of the circuit board by ultrasonic welding, the ultrasonic vibration is applied while pressing the electric wire and the electrode part with the circuit board sandwiched between them. Ultrasonic vibration was absorbed by an insulating substrate such as a glass epoxy resin used for a circuit board, and it was difficult to perform ultrasonic fusion.
そこで、図10に示すように、絶縁性基板100に所定の回路を形成した回路基板1zと外部との接続を図る外部接続導体としてハンダ濡れ性の悪い耐熱性導電体600を、耐熱性絶縁体610で覆った耐熱性導体60zが用いられている場合に、回路基板1zの表面に形成したランド200zと耐熱性導体60zとを接続するに際して、ハンダ濡れ性の良い金属材料からなり、ランド200zにハンダ付けした金属片端子部50zを介すると共に、金属片端子部50zと、耐熱性導電体600の端末部601とを、超音波溶接や抵抗溶接等の接合手段を用いて直接的に接合するために、接合部PWLDに直交する方向の溶接軸上に絶縁性基板100zが存在しないように絶縁性基板100zの一部を切り欠いた溝部101zを設けて、超音波溶接機のホーンとアンビルや、抵抗溶接機の一対の電極等の溶接治具W1、W2が、絶縁性基板100zを挟み込むことなく、耐熱性導電体600の端末部601と金属片端子部50zとを直接挟んで、超音波融着できるようにしたり、抵抗溶接できるようにしたりすることが考えられる。
Therefore, as shown in FIG. 10, a heat-
一方、特許文献3にあるように、一般的なプリント基板では、ガラスエポキシ樹脂等からなる絶縁性基板の表面に、銅箔等によって所定の回路パターンが形成され、回路パターンには、各種の部品を実装し、ハンダ付け等によって電気的接続を取るためのランドが形成されている。
さらに、各種の部品をランドにハンダ付けする際に、接点以外の部分にハンダが付着し、短絡するのを防止するため、ランド以外の部分は、絶縁性樹脂等を塗布、硬化させて形成したソルダレジストによって覆われており、ランドはソルダレジストに設けた開口部から露出している。
ソルダレジストは、ランド以外の部分を被覆して保護する保護層としても機能している。
On the other hand, as disclosed in Patent Document 3, in a general printed circuit board, a predetermined circuit pattern is formed by a copper foil or the like on the surface of an insulating substrate made of glass epoxy resin or the like. A land for establishing electrical connection by soldering or the like is formed.
Furthermore, when soldering various parts to the lands, the parts other than the lands are formed by applying and curing an insulating resin or the like in order to prevent the solder from adhering to the parts other than the contacts and short-circuiting. It is covered with the solder resist, and the land is exposed from the opening provided in the solder resist.
The solder resist also functions as a protective layer that covers and protects portions other than the land.
ところが、図10に示すように、ソルダレジスト30zの開口部301zから露出したランド200zと金属片端子部50zとが接する部分を全面的に覆うようにハンダ層40zを形成してハンダ付けした場合には、図11A、図11Bに示すように、回路基板200のランドにハンダ付けされた金属片端子部50を、溶接ホーンチップとアンビルや、抵抗溶接用電極等の溶接用治具W1、W2によって上下方向から挟んだときに発せする荷重や振動、超音波溶接時に発生する超音波振動や、抵抗溶接時に発生する電気振動や、熱振動等によるストレスがハンダ40zを介してランド200zに伝達されたときに、図11C、図11Dに示すように、ランド200zが絶縁性基板100の表面から剥がれ、ランド200zが損傷し、電気的接続の信頼性を著しく低下させる虞があることが判明した。
However, as shown in FIG. 10, when soldering is performed by forming a
そこで、本発明は、かかる実情に鑑み、回路基板との直接的な接続が困難な耐熱性導線を含む外部接続導体付き回路基板において、電気的接続の信頼性の高い外部接続導体付き回路基板とその製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, in view of such circumstances, the present invention provides a circuit board with an external connection conductor that includes a heat-resistant conductive wire that is difficult to be directly connected to the circuit board. It aims at providing the manufacturing method.
請求項1の発明(1、1a、1b、1c、1d、1e)では、外周縁の一部を内側に向かって切り欠いた溝部(101)を有する絶縁性基板(100)と、上記溝部(101)の周辺の表面に設けた金属片実装用ランド(200)と、該金属片実装用ランド(200)の少なくとも一部に接続する配線部(201)とを有する導体層(20)と、
上記溝部(101)を跨ぎ、上記金属片実装用ランド(200)にハンダ付け固定された略平板状の金属片(50、50c)と、
上記金属片(50、50c)と上記導体層(20)との間に設けられたソルダレジスト層(30、30b、30c)と、
外部に接続する導電体(600、600d、600e)と、該導電体(600、600d、600e)を覆う外部導体用絶縁体(610、610d、611d、610e)とからなる外部接続導体(60、60d、60e)とを備え、
上記外部接続導体(60、60d、60e)は、上記導電体(600、600d、600e)として、150℃以上の高耐熱性を具備する耐熱性導電体を備えており、上記導電体(600、600d、600e)のうち上記外部導体用絶縁体(610、610d、611d、610e)から露出した導体端末部(601、601d、601e)と、上記金属片(50、50c)とが、上記溝部(101)において接合されて外部と電気的に接続された外部接続導体付き回路基板であって、
上記金属片実装用ランド(200)は、上記溝部(101)の開口部と反対側において上記配線部(201)に接続されるランド(200b)と、上記溝部(101)を挟んでその両側に配置されるランド(202)とに分割されており、
上記ソルダレジスト層(30、30b、30c)は、
分割された各金属片実装用ランド(200b、202)の一部を露出させ、上記溝部(101)に連通しない独立した開口部であるランド部分露出用開口部(301、301b、301c)と、
上記ソルダレジスト層(30、30b、30c)は、
分割された各金属片実装用ランド(200b、202)の一部を露出させ、上記溝部(101)に連通しない独立した開口部であるランド部分露出用開口部(301、301b、301c)と、
上記ランド部分露出用開口部(301、301b、301c)を取り囲み、上記金属片実装用ランド(200b、202)の一部を跨ぐように覆って、上記金属片実装用ランド(200b、202)を部分的に遮蔽しているランド部分遮蔽部(302、302b、302c)とを具備し、
上記金属片実装用ランド(200b、202)と上記金属片(50、50c)とは、上記ランド部分露出用開口部(301、301b、301c)の内部に設けられたハンダ層(40、40b、40c)により接合され、
上記導体端末部(601、601d、601e)は上記溝部(101)内に挿通されて、上記金属片(50、50c)と上記絶縁性基板(100)とで囲まれた空間内で、上記金属片(50、50c)と溶接により接合されることを特徴とする。
According to the first aspect of the present invention (1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e), an insulating substrate (100) having a groove (101) in which a part of the outer peripheral edge is notched inward, and the groove ( 101) a conductive layer (20) having a metal piece mounting land (200) provided on the peripheral surface of the metal piece and a wiring portion (201) connected to at least a part of the metal piece mounting land (200);
A substantially flat metal piece (50, 50c) that is soldered and fixed to the metal piece mounting land (200) across the groove (101),
A solder resist layer (30, 30b, 30c) provided between the metal piece (50, 50c) and the conductor layer (20);
External connection conductors (60, 600d, 600e) and external connection conductors (60, 610d, 611d, 610e) comprising external conductors (610, 610d, 611d, 610e) covering the conductors (600, 600d, 600e). 60d, 60e)
The external connection conductor (60, 60d, 60e) includes, as the conductor (600, 600d, 600e), a heat-resistant conductor having high heat resistance of 150 ° C. or more, and the conductor (600, 600d, 600e), the conductor terminal portions (601, 601d, 601e) exposed from the outer conductor insulator ( 610, 610d, 611d, 610e ) and the metal pieces (50, 50c) are connected to the groove portion ( 101) a circuit board with an external connection conductor joined and electrically connected to the outside,
The metal piece mounting lands ( 200 ) are on both sides of the land (200b) connected to the wiring part (201) on the opposite side of the opening of the groove part (101) and the groove part (101). Divided into the land (202) to be placed,
The solder resist layer (30, 30b, 30c)
A part of each divided metal piece mounting land (200b, 202) is exposed, and a land part exposing opening (301, 301b, 301c) which is an independent opening not communicating with the groove (101);
The solder resist layer (30, 30b, 30c)
A part of each divided metal piece mounting land (200b, 202) is exposed, and a land part exposing opening (301, 301b, 301c) which is an independent opening not communicating with the groove (101);
The metal piece mounting lands (200b, 202) are covered so as to surround the land portion exposure openings (301, 301b, 301c) and cover a part of the metal piece mounting lands (200b, 202). A partially shielding land partial shielding portion (302, 302b, 302c),
The metal piece mounting land and (200b, 202) the metal strip and (50,50C) comprises an upper Kira command portion exposure opening portion (301,301b, 301c) solder layer provided inside the (40, 40b, 40c),
The conductor terminal portions (601, 601d, 601e) are inserted into the groove portion (101), and in the space surrounded by the metal pieces (50, 50c) and the insulating substrate (100), It is characterized by being joined to the pieces (50, 50c) by welding.
請求項2の発明(1、1a、1b、1c、1d、1e)では、上記外部接続導体(60、60d、60e)が、上記外部導体用絶縁体(610、610d、611d、610e)として、150℃以上の高耐熱性を有する耐熱性絶縁体を備えている。 In the invention of claim 2 (1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e), the external connection conductor (60, 60d, 60e) is used as the external conductor insulator (610, 610d, 611d, 610e) , A heat-resistant insulator having high heat resistance of 150 ° C. or higher is provided .
請求項3の発明(1d)では、上記外部接続導体が、上記導電体として、略平板状の導電体箔(600d)を具備し、上記外部導体用絶縁体として、可撓性のある可撓性絶縁体(610d、611d)を具備する可撓性配線基板(60d)である。 In the invention (1d) of claim 3, the external connection conductor includes a substantially flat conductor foil (600d) as the conductor , and the flexible insulator has flexibility as the external conductor insulator. It is a flexible wiring board (60d) provided with a conductive insulator (610d, 611d).
請求項4の発明(1e)では、上記外部接続導体(60e)が、上記外部導体用絶縁体として、相手方に嵌合するコネクタ(610e)を具備し、上記導電体として、上記コネクタ(610e)の内側に収容され、一端が上記コネクタ(610e)から露出して上記金属片(50、50c)に接合する導体端末部(601e)を構成し、他端が上記コネクタ(610e)の内側で相手方に接続するコネクタ端子部(602e)を構成する金属片端子(600e)を具備する。 In the invention (1e) of claim 4, the external connection conductor (60e) includes a connector (610e) fitted to the other party as the external conductor insulator, and the connector (610e) as the conductor. Is formed in a conductor terminal portion (601e), one end of which is exposed from the connector (610e) and joined to the metal piece (50, 50c), and the other end is located inside the connector (610e). The metal piece terminal (600e) which comprises the connector terminal part (602e) connected to this is comprised.
請求項5の発明(1、1a、1b、1c、1d、1e)では、上記耐熱性導電体(600、600d、600e)が、錫メッキ又はニッケルメッキを施した軟銅線を撚り線とした耐熱性導電体線(600)、ニッケルメッキを施した軟銅線とステンレス線とを撚り線とした耐熱性導電体線(600)、アルミニウム線を撚り線とした耐熱性導電体線(600)、銅箔に錫メッキ又はニッケルメッキを施した耐熱性導電体箔(600d)、銅板又は銅合金板に錫メッキ又はニッケルメッキを施した耐熱性導電体板(600e)、ステンレス板に錫メッキ又はニッケルメッキを施した耐熱性導電体板(600e)、のいずれかである。 In the invention of claim 5 (1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e), the heat-resistant conductor (600, 600d, 600e) is a heat-resistant wire using a tinned or nickel-plated annealed copper wire as a stranded wire. Conductive wire (600), heat-resistant conductor wire (600) using a nickel-plated annealed copper wire and stainless wire as a stranded wire, heat-resistant conductor wire (600) using an aluminum wire as a stranded wire, copper Heat-resistant conductor foil (600d) with tin or nickel plating on foil, heat-resistant conductor plate (600e) with tin or nickel plating on copper plate or copper alloy plate, tin or nickel plating on stainless steel plate The heat-resistant conductor plate (600e) which has been subjected to the above.
請求項6の発明(1、1a、1b、1c、1d)では、上記外部導体用絶縁体(610、610d、611d)が、フッ素ゴム、フッ素樹脂、シリコーンゴム、シリコーン樹脂、ポリイミド、ポリアミド、架橋ポリエチレン、架橋塩化ビニル、ガラス繊維のいずれかからなる。 In the invention of claim 6 (1, 1a, 1b, 1c, 1d), the insulator for external conductor ( 610, 610d, 611d ) is made of fluoro rubber, fluoro resin, silicone rubber, silicone resin, polyimide, polyamide, cross-linking. It consists of polyethylene, cross-linked vinyl chloride, or glass fiber.
請求項7の発明(1e)では、上記外部導体用絶縁体(610e)が、PBT(ポリプチレンテレフタレート)樹脂、PPS(ポリフェニレンサルファイド)樹脂、PEEK(ポリエーテルエーテルケトン)樹脂、フッ素樹脂、ポリアミド樹脂のいずれかからなる。 In the invention (1e) of claim 7, the outer conductor insulator (610e) is made of PBT (polypropylene terephthalate) resin, PPS (polyphenylene sulfide) resin, PEEK (polyether ether ketone) resin, fluorine resin, polyamide resin. Consisting of either.
請求項8の発明(1、1a、1b、1c、1d、1e)では、上記金属片(50、50c)を構成する金属材料が、銅、銅合金、ニッケル、ニッケル合金(Ni/SUS/Niクラッド鋼)、ニッケル・銅・パラジウム・銀・錫・白金・金のメッキを施した鋼材のいずれかである。 In the invention of claim 8 (1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e), the metal material constituting the metal piece (50, 50c) is copper, copper alloy, nickel, nickel alloy (Ni / SUS / Ni). Clad steel), or steel material plated with nickel, copper, palladium, silver, tin, platinum, or gold.
請求項9の発明(1、1a、1b、1c、1d、1e)では、上記絶縁性基板(100)が、ポリイミド、ポリアミドイミド、アラミド、ガラスエポキシ樹脂のいずれかから選択した絶縁性樹脂基板を含むプリント基板であって、上記ソルダレジスト層(30)が、光硬化樹脂を含む絶縁性樹脂材料からなる。 In the invention of claim 9 (1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e), the insulating substrate (100) is an insulating resin substrate selected from polyimide, polyamideimide, aramid, and glass epoxy resin. The solder resist layer (30) is made of an insulating resin material containing a photo-curing resin.
請求項10の発明(1、1a、1b、1c、1d、1e)では、上記絶縁性基板(100)が、アルミナ、チタニア、マグネシア、スピネルのいずれかのセラミック基板であって、上記ソルダレジスト層(30)が、石英ガラス、硼硅酸ガラスのいずれかから選択した耐熱性ガラス材料からなる。 In the invention of claim 10 (1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e), the insulating substrate (100) is a ceramic substrate of any one of alumina, titania, magnesia, and spinel, and the solder resist layer (30) is made of a heat-resistant glass material selected from either quartz glass or borosilicate glass.
請求項11の発明では、請求項1ないし10のいずれかに記載の外部導体付き回路基板(1、1a、1b、1c、1d、1e)の製造方法であって、少なくとも、上記配線部(201)と上記金属片実装用ランド(200、200b、202)とを含む導体層(20)を形成した上記絶縁性基板(100)の表面に、上記導体層(20)の所定の部位をハンダ付け可能とし、所定の部位にハンダが付かないようにすると共に、所定の部位を絶縁保護するソルダレジスト層(30、30b、30c)を形成するソルダレジスト形成工程と、上記金属片(50、50c)を実装する実装工程とを具備し、該ソルダレジスト形成工程において、上記ソルダレジスト層(30、30b、0c)が、上記金属片実装用ランド(200、200b、202)の所定の部位を露出せしめる部分開口部(301、301b、301c)と、所定の部位を覆う部分遮蔽部(302、302b、302c)とを設けると共に、上記実装工程において、上記金属片実装用ランド(200、200b、202)と上記金属片(50、50c)とを固定するハンダ層(40、40b、40c)が上記金属片実装用ランド(200、200b、202)の複数箇所に設けた上記ランド部分露出用開口部(301、301b、301c)から露出し、上記金属片実装用ランド(200、200b、202)を複数箇所で分割する位置において上記金属片(50、50c)との接合を図ることを特徴とする。 According to an eleventh aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a circuit board (1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e) with an external conductor according to any one of the first to tenth aspects, wherein at least the wiring portion (201). ) And the metal piece mounting land (200, 200b, 202), a predetermined portion of the conductor layer (20) is soldered to the surface of the insulating substrate (100) on which the conductor layer (20) is formed. A solder resist forming step for forming a solder resist layer (30, 30b, 30c) for preventing the solder from being attached to the predetermined portion and protecting the predetermined portion by insulation, and the metal piece (50, 50c). ; and a mounting step of mounting the at the solder resist forming step, the solder resist layer (30, 30B, 0c) is, the metal piece mounting lands (200,200b, 202 Partial opening which allowed to expose a predetermined portion of (301,301b, 301c) and, partially shielding portion that covers a predetermined portion (302,302b, 302c) and provided with a, in the mounting step, the metal strip mounting land The solder layer (40, 40b, 40c) for fixing (200, 200b, 202) and the metal piece (50, 50c) is provided at a plurality of locations on the metal piece mounting land (200, 200b, 202). The metal piece mounting lands (200, 200b, 202) are exposed from the land portion exposure openings (301, 301b, 301c) and joined to the metal pieces (50, 50c) at positions where the metal piece mounting lands (200, 200b, 202) are divided at a plurality of locations. It is characterized by figure.
請求項12の発明では、少なくとも、上記絶縁性基板(100)に設けた溝部(101)を利用して、上記金属片(50、50c)と上記外部接続導体(60、60d、60e)の端末部(601、601d、601e)とを接合手段によって挟み込むようにして接合する導体接合工程を具備する。
In the invention of
請求項13の発明では、上記導体接合工程で用いられる接合手段が、超音波溶接(USW)、又は、抵抗溶接(RW)のいずれかである。 In invention of Claim 13, the joining means used at the said conductor joining process is either ultrasonic welding (USW) or resistance welding (RW).
本発明によれば、上記外部接続導体(60、60d、60e)と上記金属片(50、50c)とを溶接治具(W1、W2)で挟み込んだときに伝達される荷重や、溶接時に発生する振動等の上記金属片実装用ランド(200、200b、202)に加わる力が分散され、さらに、上記金属片実装用ランド(200、200b、202)の一部を上記ソルダレジスト層(30)のランド部分遮蔽部(302、302b、302c)が架橋するように覆っているため、該ランド部分遮蔽部(302、302b、302c)によって強固に押さえられ、上記金属片実装用ランド(200、200b、202)の剥離方向に作用する力に対抗することができるので、回路基板(10、10b、10c)と外部接続導体(60、60d、60e)とを接続する際にランド剥がれを起こすことなく、高い電気的接続の信頼性を維持した回路基板(1、1a、1b、1c、1d、1e)の実現が可能となる。
According to the present invention, or load transmitted when sandwiched between the outer connecting conductor (60,60d, 60e) and said metal piece (50,50c) and the
図1、図2A、図2B、図2C、図2Dを参照して、本発明の第1の実施形態における外部接続導体付き回路基板1の概要について説明する。本形態は、後述する第2の実施形態の基本構成を示すものである。
また、本発明の回路基板1の製造方法については、各実施形態の説明と併せて随所で適宜説明する。
本実施形態における外部接続導体付き回路基板1は、回路基板10と、外部との接続を図る外部接続導体60とによって構成されている。
なお、回路基板10に設けられる制御回路等の機能を特に限定するものではなく、高温環境下に晒されるセンサの制御や、発熱体等の温度上昇を伴うアクチュエータの制御など、被制御部との接続に150℃以上、場合によっては200℃以上の高耐熱性を必要とし、ハンダ濡れ性の悪い耐熱性導電体600を耐熱性絶縁体610で覆った耐熱性導線が外部接続導体60として用いられ、耐熱性導電体600の端末部601をハンダ濡れ性の良い金属片50に接合して回路基板10に接続する場合に特に効果的に採用し得るものである。
ただし、本発明において、外部接続導体60は、上記構造の耐熱性導線に限られるものではなく、後述の実施形態1d、1eに用いられる、可撓性プリント配線基板(FPC)、可撓性平形配線基板(FFC)等の平形ケーブル60d、コネクタターミナル60e等でも良い。
また、回路基板10に特別な制御機能を有する回路は設けず、単なる中継基板として用いられるものであっても良い。
本発明は、例えば、エンジン冷却水温、吸気温度、燃焼排気温度等を測定する温度センサや、酸素センサ、空燃比センサ、NOxセンサ、アンモニアセンサ、PMセンサ等の燃焼排気を被測定ガスとして、被測定ガス中に含まれる特定成分の濃度を検出するガスセンサ等の検出部が、エンジンルーム内や、排気流路等、比較的高温に晒される環境に設けられるセンサや、グロープラグ、ヒータ等のそれ自身が発熱するアクチュエータ等に好適に用いることができる。
With reference to FIG. 1, FIG. 2A, FIG. 2B, FIG. 2C, and FIG. 2D, the outline | summary of the
Moreover, the manufacturing method of the
The
Note that the functions of the control circuit and the like provided on the
However, in the present invention, the
Further, the
The present invention provides, for example, a temperature sensor that measures engine coolant temperature, intake air temperature, combustion exhaust gas temperature, etc., and combustion exhaust gas such as an oxygen sensor, air-fuel ratio sensor, NOx sensor, ammonia sensor, PM sensor, etc. Detectors such as a gas sensor that detects the concentration of a specific component contained in the measurement gas are sensors such as sensors in the engine room, exhaust passages, etc. that are exposed to relatively high temperatures, glow plugs, heaters, etc. It can be suitably used for an actuator that generates heat.
回路基板10は、外周縁の一部を内側に向かって切り欠いた溝部101を有する絶縁性基板100と、その表面において、少なくとも、溝部101の周辺に設けた金属片実装用ランド200(以下、ランド200と称する。)と、ランド200に接続する配線部201とを含む導体層20が形成され構成されている。
回路基板10と外部との電気的接続を図る外部接続導体60とは、溝部101を跨ぎ、ランド200にハンダ付け固定した略平板状の金属片50を介して接合されている。
回路基板10の表面は、導体層20の所定の部位を覆い、導体間の絶縁性の確保と導体の保護とを果たすソルダレジスト層30(以下、ソルダレジスト30と称する。)によって覆われている。
ソルダレジスト30には、ランド200の一部を複数箇所において露出させるランド部分露出用開口部301(以下、部分開口部301と称する。)と、ランド200の一部を跨ぐように覆うランド部分遮蔽部302(以下、部分遮蔽部302と称する。)とを具備する。ランド200と金属片50とを固定するハンダ層40は、ランド200の複数箇所に設けた部分開口部301から露出し、ランド200を複数箇所で分割する位置において金属片50との接合を図っている。
The
The
The surface of the
The solder resist 30 includes a land portion exposure opening 301 that exposes a part of the
本発明の要部であるソルダレジスト30は、配線部201を覆って、複数の導体間の絶縁性を確保すると共に導体層20の保護を担う導体絶縁保護部300(以下、保護部300と称する。)と、ランド200の一部を露出させるランド部分露出用開口部301(以下、部分開口部301と称する。)と、ランド200の一部を跨ぐように覆うランド部分遮蔽部302(以下、部分遮蔽部302)とを具備することを特徴とする。
本実施形態におけるハンダ層40は、金属片50とランド200との導通を確保するための主ハンダ層400と、金属片50とランド200との接合強度を補強するための複数の分割ハンダ層401とによって構成されている。
さらに、図1、図2A、図2Dに示すように、金属片50とランド200とは、複数箇所でハンダ層400、401を介して互いに強固に接合されており、かつ、図1、図2B、図2Cに示すように、ランド200のハンダ層400、401が形成されていない部分は、ソルダレジスト300の部分遮蔽部302によって覆われている。
ソルダレジスト30は、上記絶縁性基板100の表面を覆うように設けられ、部分開口部301から露出した導体層20の所定の部位をハンダ付け可能とし、部分遮蔽部302、及び、保護部300によって覆われた所定の部位にハンダが付かないようにすると共に、導体層20の所定の部位を絶縁保護する。
The solder resist 30 which is a main part of the present invention covers the
In the present embodiment, the
Further, as shown in FIGS. 1, 2A, and 2D, the
The solder resist 30 is provided so as to cover the surface of the insulating
金属片50を構成するハンダ濡れ性の良い金属材料は、銅、黄銅、りん青銅等の銅合金、ニッケル、ニッケル合金(Ni/SUS/Niクラッド鋼)、ニッケル・銅・パラジウム・銀・錫・白金・金のメッキを施した鋼材のいずれかから適宜選択できる。
The metal material with good solder wettability constituting the
本実施形態における外部接続導体60は、導電体として150℃以上の高耐熱性を具備する耐熱性導電体600を外部導体用絶縁体として150℃以上の高耐熱性を具備する耐熱性絶縁体610で覆ったものである。
In the present embodiment, the
耐熱性導体600は、錫メッキ又はニッケルメッキを施した軟銅線を撚り線とした耐熱性導電体線、ニッケルメッキを施した軟銅線とステンレス線とを撚り線とした耐熱性導電体線、アルミニウム線を撚り線とした耐熱性導電体線のいずれかを適宜選択できる。
The heat-
耐熱性絶縁体610は、フッ素ゴム、フッ素樹脂、シリコーンゴム、シリコーン樹脂、ポリイミド、架橋ポリエチレン、架橋塩化ビニル、ガラス繊維のいずれかを適宜選択できる。
As the heat-
絶縁性基板100が、ポリイミド、ポリアミドイミド、アラミド、ガラスエポキシ樹脂のいずれかから選択した絶縁性樹脂基板を含むプリント基板の場合には、ソルダレジスタ30には、光硬化樹脂を含む公知の絶縁性樹脂材料を用いることができる。
In the case where the insulating
絶縁性基板100が、アルミナ、チタニア、マグネシア、スピネルのいずれかからなるセラミック基板である場合には、ソルダレジスト30には、石英ガラス、硼硅酸ガラスのいずれかから選択した公知の耐熱性ガラス材料を用いることができる。
When the insulating
絶縁性基板100がガラスエポキシ樹脂等からなる、いわゆるプリント基板である場合、その表面に貼り付けた銅箔をエッチング等の公知の方法により、パターン形成された導体層20が形成され、導体層20を覆うように設けたソルダレジスト30には光硬化樹脂を含む公知の絶縁材料が用いられ、ソルダレジスト形成工程としては、フォトリソグラフ等の公知の方法により、保護部300と部分開口部301と部分遮蔽部302とを形成することができる。
When the insulating
絶縁性基板100がアルミナ等からなる、いわゆるセラミック基板である場合、タングステン等を用いてスクリーン印刷等の公知の方法により、導体層20が形成され、ソルダレジスト30には、石英ガラス、硼珪酸ガラス等の公知の絶縁性材料が用いられ、ソルダレジスト形成工程としては、厚膜印刷等の耕地の方法が用いられ、導体絶縁保護部300と、ランド200の一部を露出させる部分開口部301と、ランド200の一部を跨ぐように覆う部分遮蔽部302とを形成することができる。
When the insulating
また、図2A、図2Bに示すように、回路基板10には、必要に応じて、抵抗、コンデンサ、インダクタ等の受動備品や、半導体、制御IC等の能動部品からなる所定の回路部品51が、チップマウンタ、リフロー等の公知の実装工程により実装されている。
金属片50は、他の回路部品51と共に、公知の実装工程を経て絶縁性基板10の溝部101を覆うように実装固定されている。
導体層20には、必要に応じて回路部品51を実装するための一般回路部品実装用ランド210(以下、一般ランド210と称する)が形成されている。
各回路部品51の電極部510と一般ランド210とは、ハンダ部410を介して電気的に接続されている。
回路部品51を実装するための一般ランド210は、ソルダレジスト300に設けた一般ランド開口部311から、その表面が露出している。
また、一般ランド210は、上述の導体層20と同時に形成することができ、ハンダ部410は、上述のハンド層40と同時に形成することができる。
さらに、回路基板10は、絶縁性基板100に設けたスルーホール102内にビア導体220を設けて、絶縁性基板100の表裏間の導通を図ったものや、絶縁性基板と導体層とを複数積層した多層基板であっても良い。
As shown in FIGS. 2A and 2B, the
The
On the
The
The surface of the
Further, the
Further, the
本発明の回路基板1では、図3Aに示すように、回路基板10の端縁の一部を内側に向かって切り欠いた溝部101に外部接続導体60を挿通して、回路基板10に実装された金属片50と外部接続導体60の耐熱性導電体600の端末部601とを当接させ、図3Bに示すように、後述する接合手段W 1 、W 2 によって上下方向から挟み込んで、金属片50と耐熱線導体600の端末部601との間に接合部PWLDを形成し、接合を図っている。
このとき、図3Bに示すように、接合手段W 1 、W 2 によって上下方向から金属片50と耐熱性導電体600の端末部601とに対して上下方向から押圧された状態となり、金属片50及びハンダ層400、401を介して、ランド200にランド200を剥離する方向の振動が伝達されるが、図3A、図3Cに示すように、金属片50とランド200とは、ハンダ層40によって接続されている部分と、ソルダレジスト30の部分遮蔽部302によって金属片50とランド200とが分離され、ランド200の一部が部分遮蔽部302によって覆われて、ランド200の動きが規制されているので、ランド200に加わる力が分散され、さらに、ランド200の一部をソルダレジスト30の部分遮蔽部302が架橋するように覆っているため、部分遮蔽部302によって強固に押さえられ、ランド200の剥離方向の振動が抑制され、ランド200が絶縁性基板100の表面から剥がれることがなく、回路基板10と外部接続導体60との電気的接続の信頼性を向上させることが可能となる。
In the
At this time, as shown in FIG. 3B, the
図4A、図4Bを参照して、本発明に用いられる接合手段及び導体接合工程について説明する。
図4Aに示す構成においては、接合手段として、公知の抵抗溶接機RWを用いている。
抵抗溶接機RWは、金属片50と耐熱性導電体600の端末部601とを密接させた状態で、溝部101を利用して、絶縁性基板100の上下方向から一対の電極EL1、EL2を溶接治具として押し当てて加圧しながら、例えば、数十〜数万アンペアの大きな電流を数ミリ秒〜数百ミリ秒程度の極短い時間だけ流して、金属抵抗によるジュール熱を発生させて金属を溶融することによって、金属片50と耐熱性導電体600の端末部601との合金からなる接合部PWLDを形成する。
このとき、一対の電極EL1とEL2との押圧タイミングのズレによって、ランド200の剥離方向に荷重が作用したり、ジュール熱を発生させる際の金属片50の熱膨張と収縮により発生した熱振動がランド200の剥離方向の振動として作用したりする虞があるが、一対の電極EL1とEL2との押圧タイミングのズレによって、ランド200の剥離方向に荷重が作用しても、ランド200がソルダレジスタ300の部分遮蔽部302によって覆われており絶縁性基板100へ密着状態を保持され、さらに、複数箇所に分割された状態でソルダ層40を介して金属片50とランド200とが接合されているので、金属片50が熱振動してもランド200への伝達が阻害され、共振が起こり難くなっており、ランド200の剥離を抑制することができる。
With reference to FIG. 4A and FIG. 4B, the joining means and conductor joining process used for this invention are demonstrated.
In the configuration shown in FIG. 4A, a known resistance welder RW is used as the joining means.
The resistance welder RW uses the
At this time, the deviation of the pressing timing of the pair of electrodes EL 1 and EL 2, the heat generated or load acts on the peeling direction of the
一方、図4Bに示す構成においては、接合手段として公知の超音波溶接機USWを用いている。
超音波溶接機USWは、トランスデューサTRSで電気信号を超音波振動に変換し、超音波ホーンHRNを介して、溶接チップCHPに伝達すると共に、溝部101を利用して、絶縁性基板100の上下方向から、溶接チップCHPを加圧することによって、アンビルANVで支えられた金属片50と耐熱性導電体600の端末部601とに中庸的な圧力を加えながら本図に双方向矢印で示すように並行振動させることによって金属片50と耐熱性導電体600の端末部601との間で原子拡散を誘起させ、金属原子レベルでの結合を引起し、接合部PWLDを形成する。
このとき、上述の如く、金属片50とランド200との接合が複数箇所に分割された状態でハンダ付けされているので、超音波振動がランド200に伝達されても共振を起こし難く、また、超音波チップCHPとアンビルANVとの押圧のタイミングズレによって上下方向の荷重がランド200の剥離方向に作用しても、部分遮蔽部302によってランド200の剥離を抑制することができる。
On the other hand, in the configuration shown in FIG. 4B, a known ultrasonic welder USW is used as the joining means.
The ultrasonic welder USW converts the electrical signal into ultrasonic vibration by the transducer TRS and transmits it to the welding tip CHP via the ultrasonic horn HRN and uses the
At this time, as described above, since the joint between the
上述のようにして、耐熱性導電体60を接続した導線付き回路基板1を、図5Aに示すように、樹脂成形部70によって覆い、回路モジュールを形成することもできる。
樹脂成形部70は、例えば、回路部品51との熱膨張係数が近い、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリウレタン樹脂のいずれかから選択した熱硬化性樹脂を用いて形成することができる。
また、図5Bに示すように、回路部品51との熱膨張係数の近い熱硬化性樹脂70aで回路部品51の周辺を覆った後、その周囲をポリフェニルサルファイド樹脂、ポリブチレンテレフタレータト樹脂、ポリアミドイミド樹脂のいずれかから選択した熱可塑性樹脂71で覆うようにしても良い。
As described above, the
The
Further, as shown in FIG. 5B, after the periphery of the
図6を参照して、本発明の第2の実施形態における外部接続導体付き回路基板1bについて説明する。以下の実施形態において、上記実施形態と同一の構成については同じ符号を付したので詳細な説明を省略する。
また、以下に示す幾つかの実施形態1a、1b、1c、1dにおいて、上述の第1の実施形態における外部接続導体付き回路基板1と類似の構成で相違する点があるものには、同じ番号に枝番としてa、b、c、dの符号を付して区別してあり、相違点を中心に説明する。
なお、図10、図11A、図11B、図11C、図11Dに比較例として示した上述の従来技術の説明においても、同様のルールによって、本発明の第1の実施形態と同じ構成については同じ符号を付し、類似の構成であっても従来技術の問題点を含む構成についてzの枝番を付して区別してある。
上記実施形態においては、ランド200を絶縁性基板10に設けた切り欠き部11の周囲を取り囲むように略コ字形に形成した例を示したが、本実施形態の外部接続導体付き回路基板1bにおいては、図6に示すように、主ハンダ部400bに接続する主ランド200bと分割ハンダ部401bに接続する分割ランド202bを形成し、それぞれを金属片50に接合するようにしても良い。
ランド200を主ランド200bと分割ランド202とに分けることにより、導体接合時に外部から金属片50に受ける荷重や振動がさらにランド200bに伝達され難くなり、より一層ランド剥離が起こり難くなる。
また、主ランド200bと分割ランド202と境界において、ソルダレジスト30bの部分遮蔽部302bによって主ランド200bの一部と分割ランド202の一部が覆われているので、熱的ストレス、機械的ストレスに対して、より強い耐久性を示すことになる。
With reference to FIG. 6, the
Further, in some of the
In the description of the above-described prior art shown as comparative examples in FIGS. 10, 11A, 11B, 11C, and 11D, the same configuration as that of the first embodiment of the present invention is the same according to the same rule. A reference numeral is attached, and even a similar structure is distinguished by attaching a z branch number to a structure including the problems of the prior art.
In the above embodiment, the
By dividing the
Further, at the boundary between the main land 200b and the divided
図7を参照して、本発明の第3の実施形態における外部接続導体付き回路基板1cについて説明する。
上記実施形態においては、金属片50を平板状に形成した例を示したが、本実施形態に示すように、金属片50cの両側片の一部を内側に向かって切り欠いた略H字形に形成し、さらに、主ハンダ部400cを複数に分割して、ランド200の部分遮蔽部302cによって覆われる部分の面積を拡大しても良い。
主ハンダ部400cの面積を小さくしても、金属片50cとランド200とは、ハンダの濡れ広がりによって強固に接合されているので、充分な接合強度が確保されており、ハンダ部を小さくした分だけ、部分遮蔽層302cの面積が広くなるので、金属片50cと外部接続導体60との接合の際にランド200に剥離方向の力が作用しても、より一層、ランド剥離を起こり難くすることができる。
With reference to FIG. 7, the circuit board 1c with an external connection conductor in the 3rd Embodiment of this invention is demonstrated.
In the said embodiment, although the example which formed the
Even if the area of the
図8A、図8B、図8Cを参照して、本発明の第4の実施形態における外部接続導体付き回路基板1dについて説明する。
上記実施形態においては、外部接続導体60として、耐熱性導電体600を耐熱性絶縁体610で覆った耐熱性導電体線を用いた例について説明したが、本実施形態においては、図8Aに示すような可撓性配線基板60dを用いた点が相違する。
可撓性配線基板60dは、ポリイミド等の耐熱性が高く、可撓性を有するフィルム状の
可撓性絶縁体610dの上に銅箔等の導電体箔600dを形成し、導電体箔600dを覆うように、可撓性絶縁体611dが施され、端末部601dが露出している。
また、耐熱性を要する場合には、導電体箔600dとして、銅箔又は銅合金箔にニッケルメッキや錫メッキを施した耐熱性導電体箔を用いても良い。
なお、本実施形態における可撓性配線基板60dは、いわゆる、FPC(可撓性プリント配線基板)に限らず、FFC(可撓性平型配線基板)のいずれも適用可能である。
可撓性配線基板60dは、柔軟性に富み、薄型であり、可動部の配線や搭載スペースが限られている場所の配線に適している。
しかし、導体である導電体箔600dのみを引き出すことはできず、可撓性配線基板60dの耐熱性導電体600dの端末部601dを可撓性絶縁基板610dに貼り付けた状態で可撓性絶縁体602から露出させることにより、他の部材との接続が可能となる。
また、可撓性配線基板60dに用いられる導電体箔600dは、一般に銅箔が用いられており、ハンダ濡れ性が悪いものではないが、直接回路基板の端子に接続することは必ずしも容易ではなく、本発明の回路基板10のように、絶縁性基板100の端縁の一部切り欠いた溝部101に実装した金属片50を介することにより可撓性配線基板60dの導電体箔600dを回路基板10に接合させることが容易となる。
本実施形態においては、図8Bに示すように、金属片50と可撓性配線基板60dの耐熱性導電体(導電体箔)600dが可撓性絶縁体602から露出した端末部601dとを重ね合わせ、上述した超音波溶接機の溶接チップCHPとアンビルANVとで上下方向から挟み込み、荷重を負荷させながら超音波振動を加えることにより、導電体箔600dと金属片50との間に接合部PWLDを形成することで、両者が互いに分子レベルで強固に接合した状態とすることができる。
このとき、図8Cに示すように、金属片50とランド200とは、ハンダ層40によって接続されている部分と、レジスタ層300の部分遮蔽部302によって金属片50とランド200とが分離され、ランド200の一部が部分遮蔽部302によって覆われて、ランド200の動きが規制されているので、上記実施形態と同様、導電体箔600dと金属片50とを超音波溶接する際に発生するランド200に加わる力が分散され、さらに、ランド200の一部をソルダレジスト30の部分遮蔽部302が架橋するように覆っているため、部分遮蔽部302によって強固に押さえられ、ランド200の剥離方向の振動が抑制され、ランド200が絶縁性基板100の表面から剥がれることがなく、可撓性配線基板60dを用いた場合でも回路基板10との電気的接続の信頼性を向上させることが可能となる。
With reference to FIG. 8A, FIG. 8B, and FIG. 8C, the circuit board 1d with an external connection conductor in the 4th Embodiment of this invention is demonstrated.
In the above embodiment, as an
The
Further, in the case that requires heat resistance, a
Note that the
The
However, it is not possible to draw out only the
The
In this embodiment, as shown in FIG. 8B, the
At this time, as shown in FIG. 8C, the
図9A、図9B、図9Cを参照して、本発明の第5の実施形態における回路基板1eについて説明する。
上記実施形態においては、金属片50、50cと外部との接続を耐熱性導体60や可撓性配線基板60dを介して行った例について説明したが、本実施形態においては、外部接続導体60eが、絶縁体として、相手方に勘合するコネクタ610eと、導電体として、コネクタ610eの内側に収容され、一端がコネクタ610eから露出して金属片50cに接合する導体端末部601eを構成し、他端がコネクタ610eの内側で相手方に接続するコネクタ端子部602eを構成する金属片端子600eによって構成した点が相違する。
コネクタ610eには、図9Aに示すように、相手方のコネクタに組み付けたときに嵌合する鈎爪等の嵌合手段81が設けられている。
外部導体用絶縁体として設けられたコネクタ610eは、PBT(ポリプチレンテレフタレート)樹脂、PPS(ポリフェニレンサルファイド)樹脂、PEEK(ポリエーテルエーテルケトン)樹脂、フッ素樹脂、ポリアミド樹脂ポリアミドイミド樹脂等の公知の熱可塑性樹脂が用いられ、インサート成型等の公知の製造方法により、内側に金属片端子600eを保持する構造となっている。
金属片端子600eには、銅板又は銅合金板に錫メッキ又はニッケルメッキを施した耐熱性導電体板や、ステンレス板に錫メッキ又はニッケルメッキを施した耐熱性導電体板などを用いることができる。
図9Cに示すように、コネクタ610eの内側には複数の金属片端子600eを保持することが可能で、その数は、必要に応じて適宜変更し得る。
本実施形態においても、上記実施形態と同様に、コネクタ610eから露出した導体端部601eと金属片50cとを絶縁基板100に設けた溝部101を利用して、抵抗溶接や超音波溶接等の接合手段によって接合する際に、金属片50cとランド200との剥離を生じ難くなっている。
なお、本実施形態においては、導体端部601eと切り欠きを設けた金属片50cと接合する例を示してあるが、切り欠きのない金属片50を用いることが可能であることは当然である。
本実施形態においては、回路基板10にコネクタ60eを組み付けた後、その周囲をエポキシ樹脂等を用いて樹脂成形部70eが形成されている。
A circuit board 1e according to a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 9A, 9B, and 9C.
In the above-described embodiment, the example in which the
As shown in FIG. 9A, the
The
For the
As shown in FIG. 9C, a plurality of
Also in the present embodiment, as in the above-described embodiment, bonding such as resistance welding or ultrasonic welding is performed using the
In the present embodiment, an example in which the
In the present embodiment, after the
1、1a、1b、1c、1d、1e 外部接続導体付き回路基板
10、10b、10c 回路基板
100 絶縁性基板
101 溝部
20、20b 導体層
200、200b、202 金属片実装用ランド
201 配線部
30、30b、30c ソルダレジスト
300 導体保護部
301、301b、301c ランド部分露出用開口部(部分開口部)
302、302b、302c ランド部分遮蔽部(部分遮蔽部)
40、40b、40c ハンダ層
50、50c 金属片
60、60d、60e 外部接続導体
600、600d、600e 導電体
601、601d、601e 導電体端末部
610、610d、611d、610e 外部導体用絶縁体
1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e Circuit boards with
302, 302b, 302c Land partial shielding part (partial shielding part)
40, 40b,
Claims (13)
上記溝部(101)の周辺の表面に設けた金属片実装用ランド(200)と、該金属片実装用ランド(200)の少なくとも一部に接続する配線部(201)とを有する導体層(20)と、
上記溝部(101)を跨ぎ、上記金属片実装用ランド(200)にハンダ付け固定された略平板状の金属片(50、50c)と、
上記金属片(50、50c)と上記導体層(20)との間に設けられたソルダレジスト層(30、30b、30c)と、
外部に接続する導電体(600、600d、600e)と、該導電体(600、600d、600e)を覆う外部導体用絶縁体(610、610d、611d、610e)とからなる外部接続導体(60、60d、60e)とを備え、
上記外部接続導体(60、60d、60e)は、上記導電体(600、600d、600e)として、150℃以上の高耐熱性を具備する耐熱性導電体を備えており、上記導電体(600、600d、600e)のうち上記外部導体用絶縁体(610、610d、611d、610e)から露出した導体端末部(601、601d、601e)と、上記金属片(50、50c)とが、上記溝部(101)において接合されて外部と電気的に接続された外部接続導体付き回路基板であって、
上記金属片実装用ランド(200)は、上記溝部(101)の開口部と反対側において上記配線部(201)に接続されるランド(200b)と、上記溝部(101)を挟んでその両側に配置されるランド(202)とに分割されており、
上記ソルダレジスト層(30、30b、30c)は、
分割された各金属片実装用ランド(200b、202)の一部を露出させ、上記溝部(101)に連通しない独立した開口部であるランド部分露出用開口部(301、301b、301c)と、
上記ランド部分露出用開口部(301、301b、301c)を取り囲み、上記金属片実装用ランド(200b、202)の一部を跨ぐように覆って、上記金属片実装用ランド(200b、202)を部分的に遮蔽しているランド部分遮蔽部(302、302b、302c)とを具備し、
上記金属片実装用ランド(200b、202)と上記金属片(50、50c)とは、上記ランド部分露出用開口部(301、301b、301c)の内部に設けられたハンダ層(40、40b、40c)により接合され、
上記導体端末部(601、601d、601e)は上記溝部(101)内に挿通されて、上記金属片(50、50c)と上記絶縁性基板(100)とで囲まれた空間内で、上記金属片(50、50c)と溶接により接合されることを特徴とする外部接続導体付き回路基板(1、1a、1b、1c、1d、1e)。 An insulating substrate (100) having a groove (101) with a part of the outer peripheral edge cut out inward;
A conductor layer (20) having a metal piece mounting land (200) provided on the surface around the groove (101) and a wiring portion (201) connected to at least a part of the metal piece mounting land (200). )When,
A substantially flat metal piece (50, 50c) that is soldered and fixed to the metal piece mounting land (200) across the groove (101),
A solder resist layer (30, 30b, 30c) provided between the metal piece (50, 50c) and the conductor layer (20);
External connection conductors (60, 600d, 600e) and external connection conductors (60, 610d, 611d, 610e) comprising external conductors (610, 610d, 611d, 610e) covering the conductors (600, 600d, 600e). 60d, 60e)
The external connection conductor (60, 60d, 60e) includes, as the conductor (600, 600d, 600e), a heat-resistant conductor having high heat resistance of 150 ° C. or more, and the conductor (600, 600d, 600e), the conductor terminal portions (601, 601d, 601e) exposed from the outer conductor insulator ( 610, 610d, 611d, 610e ) and the metal pieces (50, 50c) are connected to the groove portion ( 101) a circuit board with an external connection conductor joined and electrically connected to the outside,
The metal piece mounting land (200) has a land (200b) connected to the wiring part (201) on the opposite side of the opening of the groove part (101) and both sides of the groove part (101). Divided into the land (202) to be placed,
The solder resist layer (30, 30b, 30c)
A part of each divided metal piece mounting land (200b, 202) is exposed, and a land part exposing opening (301, 301b, 301c) which is an independent opening not communicating with the groove (101);
The metal piece mounting lands (200b, 202) are covered so as to surround the land portion exposure openings (301, 301b, 301c) and cover a part of the metal piece mounting lands (200b, 202). A partially shielding land partial shielding portion (302, 302b, 302c),
The metal piece mounting land and (200b, 202) the metal strip and (50,50C) comprises an upper Kira command portion exposure opening portion (301,301b, 301c) solder layer provided inside the (40, 40b, 40c),
The conductor terminal portions (601, 601d, 601e) are inserted into the groove portion (101), and in the space surrounded by the metal pieces (50, 50c) and the insulating substrate (100), A circuit board (1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e) with external connection conductors, which is joined to the pieces (50, 50c) by welding.
上記外部導体用絶縁体(610、610d、611d、610e)として、150℃以上の高耐熱性を具備する耐熱性絶縁体を備えている請求項1に記載の外部接続導体付き回路基板(1、1a、1b、1c、1d、1e)。 The external connection conductor (60, 60d, 60e)
2. The circuit board with external connection conductor according to claim 1, comprising a heat-resistant insulator having high heat resistance of 150 ° C. or more as the insulator for external conductor (610, 610 d, 611 d, 610 e). 1a, 1b, 1c, 1d, 1e).
上記導電体として略平板状の導電体箔(600d)を具備し、
上記外部導体用絶縁体として可撓性のある可撓性絶縁体(610d、611d)を具備する可撓性配線基板(60d)である請求項1又は2に記載の外部接続導体付き回路基板(1d)。 The external connection conductor is
The conductor has a substantially flat conductor foil (600d),
The circuit board with an external connection conductor according to claim 1 or 2, which is a flexible wiring board (60d) comprising a flexible insulator (610d, 611d) having flexibility as the external conductor insulator. 1d).
上記絶縁体として、相手方に嵌合するコネクタ(610e)を具備し、
上記外部導体用導電体として、上記コネクタ(610e)の内側に収容され、一端が上記コネクタ(610e)から露出して上記金属片(50、50c)に接合する導体端末部(601e)を構成し、他端が上記コネクタ(610e)の内側で相手方に接続するコネクタ端子部(602e)を構成する金属片端子(600e)を具備する請求項1又は2に記載の外部接続導体付き回路基板(1e)。 The external connection conductor (60e)
As the insulator, a connector (610e) fitted to the other party is provided,
The conductor for the external conductor is housed inside the connector (610e), and one end is exposed from the connector (610e) to form a conductor terminal portion (601e) that joins the metal piece (50, 50c). The circuit board (1e) with an external connection conductor according to claim 1 or 2, further comprising a metal piece terminal (600e) constituting a connector terminal portion (602e) whose other end is connected to the other side inside the connector (610e). ).
錫メッキ又はニッケルメッキを施した軟銅線を撚り線とした耐熱性導電体線(600)、
ニッケルメッキを施した軟銅線とステンレス線とを撚り線とした耐熱性導電体線(600)、
アルミニウム線を撚り線とした耐熱性導電体線(600)、
銅箔に錫メッキ又はニッケルメッキを施した耐熱性導電体箔(600d)、
銅板又は銅合金板に錫メッキ又はニッケルメッキを施した耐熱性導電体板(600e)、
ステンレス板に錫メッキ又はニッケルメッキを施した耐熱性導電体板(600e)、のいずれかである請求項1ないし3のいずれかに記載の外部接続導体付き回路基板(1、1a、1b、1c、1d、1e)。 The heat-resistant conductor (600, 600d, 600e)
Heat-resistant conductor wire (600) in which an annealed copper wire subjected to tin plating or nickel plating is used as a stranded wire,
A heat-resistant conductor wire (600) in which a nickel-plated annealed copper wire and a stainless steel wire are stranded,
Heat-resistant conductor wire (600) in which an aluminum wire is a stranded wire,
Heat-resistant conductor foil (600d) obtained by applying tin plating or nickel plating to copper foil,
A heat-resistant conductor plate (600e) obtained by performing tin plating or nickel plating on a copper plate or a copper alloy plate;
4. The circuit board (1, 1 a, 1 b, 1 c) with an external connection conductor according to claim 1, wherein the heat-resistant conductor plate (600 e) is obtained by applying tin plating or nickel plating to a stainless steel plate. 1d, 1e).
少なくとも、上記配線部(201)と上記金属片実装用ランド(200、200b、202)とを含む導体層(20)を形成した上記絶縁性基板(100)の表面に、上記導体層(20)の所定の部位をハンダ付け可能とし、所定の部位にハンダが付かないようにすると共に、所定の部位を絶縁保護するソルダレジスト層(30、30b、30c)を形成するソルダレジスト形成工程と、
上記金属片(50、50c)を実装する実装工程とを具備し、
該ソルダレジスト形成工程において、上記ソルダレジスト層(30、30b、0c)が、上記金属片実装用ランド(200、200b、202)の所定の部位を露出せしめる部分開口部(301、301b、301c)と、所定の部位を覆う部分遮蔽部(302、302b、302c)とを設けると共に、
上記実装工程において、上記金属片実装用ランド(200、200b、202)と上記金属片(50、50c)とを固定するハンダ層(40、40b、40c)が上記金属片実装用ランド(200、200b、202)の複数箇所に設けた上記ランド部分露出用開口部(301、301b、301c)から露出し、上記金属片実装用ランド(200、200b、202)を複数箇所で分割する位置において上記金属片(50、50c)との接合を図ることを特徴とする外部接続導体付き回路基板(1、1a、1b、1c、1d、1e)の製造方法。 It is a manufacturing method of a circuit board with an external connection conductor according to any one of claims 1 to 10,
The conductor layer (20) is formed on the surface of the insulating substrate (100) on which the conductor layer (20) including at least the wiring part (201) and the metal piece mounting land (200, 200b, 202) is formed. A solder resist forming step of forming a solder resist layer (30, 30b, 30c) that makes it possible to solder the predetermined portion of the predetermined portion, prevents solder from being attached to the predetermined portion, and insulates and protects the predetermined portion;
A mounting step of mounting the metal piece (50, 50c),
In the solder resist forming step, the solder resist layer (30, 30b, 0c) exposes a predetermined portion of the metal piece mounting land (200, 200b, 202) to a partial opening (301, 301b, 301c). And partial shielding portions (302, 302b, 302c) that cover predetermined portions,
In the mounting step, the solder layer (40, 40b, 40c) for fixing the metal piece mounting land (200, 200b, 202) and the metal piece (50, 50c) is formed into the metal piece mounting land (200, 200b, 202) are exposed from the land part exposure openings (301, 301b, 301c) provided at a plurality of locations, and the metal piece mounting lands (200, 200b, 202) are divided at a plurality of locations. A method of manufacturing a circuit board (1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e) with an external connection conductor, characterized by joining to metal pieces (50, 50c).
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