JP2016001717A

JP2016001717A - 回路基板、蓄電装置、電池パックおよび電子機器

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Publication number: JP2016001717A
Application number: JP2015002590A
Authority: JP
Inventors: 崇長井; Takashi Nagai; 博幸熊谷; Hiroyuki Kumagai
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2014-05-22
Filing date: 2015-01-08
Publication date: 2016-01-07
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Abstract

【課題】はんだ接合の長期信頼性を向上できる回路基板、これを備えた蓄電装置、電池パックおよび電子機器を提供する。
【解決手段】
回路基板は、基板と、電極を含む電子部品と、電極とはんだを介して接合されるランドとを備える。ランドとランドより低い位置にある基板の表面が露出された基板露出部との第１の段差並びに、ランドとランドより高い位置にあるランド面に対して法線方向に突設された絶縁突出部との第２の段差のうちの少なくとも何れか一の段差が、ランド面の法線方向において電極と重なる領域内に形成される。ランド面の法線方向において電極と重なる領域内にあるはんだの最大厚さは、ランド面の法線方向において電極と重なる領域内に形成された少なくとも何れか一の段差の高さの合計より大きくなっている。
【選択図】図１

Description

本技術は、回路基板、蓄電装置、電池パックおよび電子機器に関する。

電子機器等には、絶縁性のベース材上に、ＩＣ（Integrated Circuit）や抵抗等の部品と薄く細い銅等の導体等の配線とをはんだ接合等によって接合して密着させた回路基板が、内蔵されている。特許文献１〜特許文献２には、回路基板に関連する技術が記載されている。

特開２００３−３１８３３２号公報特開２０１３−１７５５９０号公報

回路基板では、はんだ接合の長期信頼性を向上することが求められている。

したがって、本技術の目的は、はんだ接合の長期信頼性を向上できる回路基板、これを備えた蓄電装置、電池パックおよび電子機器を提供することにある。

上述した課題を解決するために、本技術は、基板と、基板に実装され、両端部に設けられた一対の電極を含む電子部品と、基板上に形成され、互いに対向して設けられ、一対の電極のそれぞれとはんだを介して接合される一対のランドとを備え、ランドとランドより低い位置にある基板の表面が露出された基板露出部との第１の段差並びにランドとランドより高い位置にあるランド面に対して法線方向に突設された絶縁突出部との第２の段差のうちの少なくとも何れか一の段差が、ランド面の法線方向において電極と重なる領域内に形成され、ランド面の法線方向において電極と重なる領域内にあるはんだの最大厚さは、ランド面の法線方向において電極と重なる領域内に形成された少なくとも何れか一の段差の高さの合計より大きい回路基板である。

本技術は、両端部に設けられた一対の電極を含む電子部品と、互いに対向して設けられ、一対の電極のそれぞれとはんだを介して接合される一対のランドと、一対の電極のそれぞれとはんだを介して接合され、ランド面に対して法線方向に突設された２組の一対の絶縁突出部とを備え、一対のランドのそれぞれは、互いに対向する２辺のそれぞれに、他方のランド側に向かって突出され、且つ、少なくとも一部がランド面の法線方向において電極と重なる領域内にある先端部を有し、一対の絶縁突出部は、ランドの先端部の少なくとも一部を挟むように離間され、且つ、ランド面の法線方向において電極と重なる領域内にある回路基板である。

本技術は、基板と、基板に実装され、両端部に設けられた一対の電極を含む電子部品と、基板上に形成され、互いに対向して設けられ、一対の電極のそれぞれとはんだを介して接合される一対のランドとを備え、ランドの一部および基板の表面が露出された基板露出部の少なくとも一部が、ランド面の法線方向において電極と重なる領域内にある回路基板である。

本技術の蓄電装置、電池パックおよび電子機器は、上述の回路基板を備えるものである。

本技術によれば、はんだ接合の長期信頼性を向上できる。

図１Ａは本技術の第１の実施の形態による回路基板の構成例を示す概略平面図である。図１Ｂは図１Ａの線Ｉ−Ｉ’に沿った概略断面図である。図２Ａ〜図２Ｂはランドの先端部の形状の変形例を示す概略平面図である。図３Ａ〜図３Ｃはランドの先端部と電極との位置関係を示す概略平面図である。図４Ａは本技術の第１の実施の形態による回路基板の第１の例の構成例を示す概略平面図を示す。図４Ｂは図４Ａの線II−II'に沿った概略断面図である。図４Ｃは図４Ａの線III−III'に沿った概略断面図である。図５はシルク層の配置の変形例を示す概略断面図である。図６Ａは本技術の第１の実施の形態による回路基板の第２の例の構成例を示す概略平面図を示す。図６Ｂは図６Ａの線IV−IV'に沿った概略断面図である。図６Ｃは図６Ａの線Ｖ−Ｖ’に沿った概略断面図である。図７は典型的な電子部品のサイズの一覧、各電子部品の電極の寸法値の一覧を示す概略図である。図８Ａは回路基板の一部を示す概略断面図である。図８Ｂは回路基板の一部を示す概略平面図である。図９Ａは、本技術の第２の実施の形態による回路基板の構成例を示す概略平面図である。図９Ｂは、図９Ａの線VI−VI'に沿った概略断面図である。図１０Ａは、本技術の第２の実施の形態による回路基板の構成例を示す概略平面図である。図１０Ｂは、図１０Ａの線VII−VII'に沿った概略断面図である。図１１Ａは、本技術の第３の実施の形態による回路基板の構成例を示す概略平面図である。図１１Ｂは、図１１Ａの線VIII−VIII'に沿った概略断面図である。図１１Ｃは、図１１Ａの線IX−IX’に沿った概略断面図である。図１２Ａは、本技術の第３の実施の形態による回路基板の構成例を示す概略平面図である。図１２Ｂは、図１２Ａの線X−X’に沿った概略断面図である。図１３は蓄電装置の外観を示す斜視図である。図１４は簡易型の電池パックの構成例を示す分解斜視図である。図１５Ａは簡易型の電池パックの外観を示す概略斜視図である。図１５Ｂは簡易型の電池パックの外観を示す概略斜視図である。

（本技術の概要）
まず本技術の理解を容易にするため、本技術の概要について説明する。上述した特許文献１（特開２００３−３１８３３２号公報）には、電子部品を実装する際のはんだ接合時の課題等が記載されている。例えば、電子部品を基板に実装する際のはんだ接合時の課題としては、以下に説明するものがある。

はんだを実装回路基板のランド上に印刷した後、電子部品を実装する際には、例えば、はんだペーストを印刷等で塗布した後、電子部品をマウントしてリフロー炉等で加熱することにより、電子部品がはんだ接合される。

加熱溶融によるはんだの接合は、印刷されたはんだペーストが加熱により溶融し、ランドおよび電子部品の電極に対して、濡れおよび毛細管現象で拡散して行き、次いで冷却と共にはんだが固化する挙動で行われる。はんだの接合では、はんだペーストの塗布厚みが例えば１００μｍの場合、電子部品の自重およびはんだの溶融により厚みが減少して、加熱溶融後の電子部品の電極下のはんだ接合部の厚みが３０μｍ前後となる。

電子回路基板では、実使用条件環境において基板の熱膨張率と部品の熱膨張率との差によりはんだ接合部に応力が生じて、歪が発生する。歪が蓄積されると、はんだ接合部界面やはんだ接合部の中央部等にクラックが生じ、やがてクラックが進行しはんだ接合部の破断に至り、その結果、電気的な導通を無くし接合機能を失う。

これに対して、はんだ接合部のクラック、破断を回避する手法として、膨張および収縮に伴う応力および歪を少なくする目的で電子部品の電極下のはんだ接合部の厚みを増やすために、はんだペーストの塗布厚みを厚くすることが提案されている。

しかしながら、はんだペーストの塗布厚みを厚くした場合には、はんだが電子部品実装時の圧力で押しつぶされ、はんだの一部が電子部品の電極と電極下方のランドとの間からはみだしてはんだボールが生じてしまったり、はんだがランドの周囲の基板上まで広がってしまったりする。また、はんだが多すぎると、回路パターンがさし渡って短絡が生じるおそれがある。さらに、リフロー炉等での加熱時に電子部品が沈み込み電子部品の電極下のはんだ接合部の厚みを保持することができなくなってしまう。

以上の理由から、従来では膨張および収縮による応力および歪に伴うはんだのクラックや破断を抑制するために、ランドと電子部品電極下により多くのはんだを留まらせることができなかった。その結果、経年変化および熱冷条件使用等によるクラックや破断を抑制できなかった。

以下、本技術の実施の形態について図面を参照して説明する。説明は、以下の順序で行う。実施の形態の全図において、同一または対応する部分には同一の符号を付す。
１．第１の実施の形態（回路基板の例）
２．第２の実施の形態（回路基板の例）
３．第３の実施の形態（回路基板の例）
４．他の実施の形態（変形例）
５．応用例
なお、以下に説明する実施の形態等は本技術の好適な具体例であり、本技術の内容がこれらの実施の形態等に限定されるものではない。また、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものではなく、また例示した効果と異なる効果が存在することを否定するものではない。

１．第１の実施の形態
（回路基板の構成例）
本技術の第１の実施の形態による回路基板の構成例について説明する。回路基板は、プリント配線板等からなる基板に、ＩＣ等の電子部品が実装されたものである。なお、本明細書において、回路基板とは、各部品が実装済みの基板、すなわち、実装済みの各部品も含む基板全体のことをいう。

図１Ａは、本技術の第１の実施の形態による回路基板の構成例を示す概略平面図である。図１Ｂは、図１Ａの線Ｉ−Ｉ’に沿った概略断面図である。なお、図１Ａおよび図１Ｂでは、基板等の部材の図示を省略している。図１Ａでは、はんだの図示を省略している。

図１Ａおよび図１Ｂに示すように、回路基板１には、銅箔等の導体の島状パターン等の導体パターンよりなる一対のランド１１が設けられている。一対のランド１１は、互いに離間して設けられ、各ランド１１と電子部品２１の両端部に設けられた一対の電極２２のそれぞれとがはんだ１３によって接合されている。

各ランド１１は、対向する２辺のそれぞれに先端部１１ａを有する。先端部１１ａは、対向する他方のランド１１側に向かって突出した部分である。先端部１１ａは、例えば矩形の平面形状を有する。なお、先端部１１ａの形状はこれに限定されるものではない。例えば、図２Ａに示すように、先端部１１ａの平面形状は、三角形状であってもよく、三角形状、矩形状以外の多角形状であってもよい。また、図２Ｂに示すように、先端部１１ａの平面形状は、半円形状等の曲線を含む形状であってもよい。

また、回路基板１には、２組の一対の絶縁突出部１２がランド１１面に対して法線方向に突設されている。一対の絶縁突出部１２は、ランド１１面の法線方向において、電極２２と重なる領域内に設けられていると共に、ランド１１の先端部１１ａの少なくとも一部を挟むように離間して設けられている。

絶縁突出部１２は、一対の電極２２下の４隅に配置されている。すなわち、一方の一対の絶縁突出部１２のうちの一方の絶縁突出部１２は、一の電極２２の一端部の下方に設けられ、他方の絶縁突出部１２は、一の電極２２の他端部の下方に設けられている。同様に、他方の一対の絶縁突出部１２のうちの一方の絶縁突出部１２は、他の電極２２の一端部の下方に設けられ、他方の絶縁突出部１２は、他の電極２２の他端部の下方に設けられている。一対の電極２２下の４隅に配置された絶縁突出部１２によってはんだ１３を介して電極２２を支持することにより、基板に対して電子部品２１を安定して装着できる。

絶縁突出部１２と電極２２との間には、はんだ１３が介在され、絶縁突出部１２と電極２２とが、はんだ１３によって接合されている。一対の絶縁突出部１２により、絶縁突出部１２とランド１１面との高さの違いによる一対の段差が、先端部１１ａを挟んで形成される。これにより、はんだ溶融後も電極２２下面とランド１１との間のはんだ１３の厚さを確保して、電極２２下面とランド１１との間により多くのはんだ１３を留まらせることができる。例えば、電極２２の下面とランド１１面との間に介在されるはんだ１３の厚さを、例えば、７０μｍ以上、好ましくは８０μｍ以上にすることができる。その結果、はんだ付けの長期信頼性を向上することができる。また、絶縁突出部１２を設けることによって、電子部品２１の自重等によってつぶされるはんだ量を減少することで、はんだボールの発生を抑制することができる。

ランド１１の先端部１１ａの少なくとも一部は、ランド１１面の法線方向において、電極２２と重なる領域内にあることが好ましい。この場合、例えば、図３Ａおよび図３Ｃに示すように、先端部１１ａの全部分が、ランド１１面の法線方向において、電極２２と重なる領域内にあるようにしてもよいし、図３Ｂに示すように、ランド１１の先端部１１ａの一部分が、ランド１１面の法線方向において、電極２２と重なる領域内にあるようにしてもよい。

（絶縁突出部）
絶縁突出部１２は、絶縁材料で構成されている。絶縁突出部１２は、１層の絶縁層で構成されていてもよく、絶縁材料からなる２層以上の絶縁層で構成されていてもよい。２層以上の絶縁層で構成される場合、少なくとも２層以上が同材料種の絶縁層であってもよいし、少なくとも２層以上が互いに異なる材料種の絶縁層であってもよい。

（絶縁突出部の厚さ）
絶縁突出部１２の厚さｄは、下限については４０μｍ以上であることが好ましく、５０μｍ以上であることがより好ましい。上限を規定する場合には、１００μｍ以下であることが好ましく、８０μｍ以下であることがより好ましい。絶縁突出部１２の厚さｄを上記範囲で規定することによって、ランド１１と電極２２下面との間により多くのはんだを留まらせることができ、その結果、はんだのクラックおよび破断を抑制できる。なお、絶縁突出部１２の厚さｄは、ランド１１面を基準面とした絶縁突出部１２の最大の厚さのことをいう。

（回路基板の具体的な構成例）
回路基板１のより具体的な構成例について説明する。以下では、絶縁突出部１２が、互いに異なる材料種からなる２層の絶縁層で構成されている回路基板１の第１の例、および、絶縁突出部１２が１層の絶縁層で構成されている回路基板１の第２の例について説明する。なお、回路基板１の構成は、以下に説明するものに限定されるものではない。

（第１の例）
図４Ａは、本技術の第１の実施の形態による回路基板の第１の例の構成例を示す概略平面図を示す。図４Ｂは、図４Ａの線II−II’に沿った概略断面図である。図４Ｃは、図４Ａの線III−III’に沿った概略断面図である。なお、図４Ａでは、はんだの図示を省略している。

回路基板１は、プリント配線板等からなる基板１０と、基板１０上に実装された電子部品２１とを有している。基板１０には、回路を形成する導体パターンが形成され、電子部品２１が接合される導体パターンとして、一対のランド１１が形成される。また、基板１０上または導体パターンの一部上にレジスト層１４が設けられている。レジスト層１４上に、シルクスクリーン印刷によって形成されたシルク層１５が設けられている。図４Ａ〜図４Ｃの点線で囲む部分が絶縁突出部１２を示し、第１の例では、絶縁突出部１２はレジスト層１４およびシルク層１５で構成されている。絶縁突出部１２は、ランド１１面の法線方向において、電極２２と重なる領域内にある。

基板１０としては、紙にフェノール樹脂を含浸させた紙フェノール基板、紙エポキシ基板、ガラスエポキシ基板、ガラスコンポジット基板等の絶縁性基板等を用いることができる。

（レジスト層）
レジスト層１４は、基板１０に形成される導体パターンを覆って設けられる絶縁材料からなる層である。

（シルク層）
シルク層１５は、絶縁性インク材料等の絶縁材料からなる層である。回路基板１の製造工程では、典型的には、シルクスクリーン印刷によって、例えば、部品の名称、部品番号、極性等を示すシルクと呼ばれる文字や数字等が印刷される。例えば、このシルクと同様の絶縁材料で、絶縁突出部１２を構成するシルク層１５が形成されていてもよい。シルク層１５は、シルクを形成するシルクスクリーン印刷工程において、シルクと共に絶縁突出部１２を構成するシルク層１５を形成してもよい。シルク層１５は、シルクの少なくとも一部として形成してもよい。

（絶縁突出部、シルク層、レジスト層の厚さ）
レジスト層１４およびシルク層１５で構成される絶縁突出部１２の厚さｄは、上述したように、下限については４０μｍ以上であることが好ましく、５０μｍ以上であることがより好ましい。上限を規定する場合には、１００μｍ以下であることが好ましく、８０μｍ以下であることがより好ましい。レジスト層１４の厚さは、下限については、典型的には、４０μｍ以上であることが好ましく、上限を規定する場合には、典型的には、例えば、５０μｍ以下であることが好ましい。シルク層１５の厚さは、下限については、例えば、典型的には、１０μｍ以上であることが好ましい。上限を規定する場合には、典型的には、例えば、３０μｍ以下であることが好ましい。

（シルク層とランドとの間隙）
絶縁突出部１２を構成するシルク層１５は、ランド１１との間隙が０．１ｍｍ以上０．３ｍｍ以下となるように形成されていることが好ましい。なお、図４Ａに示す例では、シルク層１５とランド１１との間隙として、先端部１１ａの突出方向に対して略垂直方向に沿った幅である間隙ｓと、先端部１１ａの突出方向に沿った幅である間隙ｔとを有している。図４Ａに示す例では、間隙ｓおよび間隙ｔのそれぞれが、０．１ｍｍ以上０．３ｍｍ以下であることが好ましい。上記範囲の下限値については、プリント配線板の製造仕様の観点から、０．１ｍｍ以上であることが好ましい。上記範囲の上限値については、０．３ｍｍより大きい場合には、プリント配線板の製造仕様上のずれ公差により、電極２２の下方にシルク層１５を安定して形成することが難しくなるため、０．３ｍｍ以下であることが好ましい。

（矩形の平面形状を有するシルク層の配置）
図４Ａ〜図４Ｃに示す例のシルク層１５は、矩形の平面形状を有するシルク層１５の長手方向が、ランド１１の先端部１１ａの突出方向と略直交するような縦方向の配置で形成されたものであるが、シルク層１５の配置はこれに限定されるものではない。例えば、シルク層１５は、図５に示すように、矩形の平面形状を有するシルク層１５の長手方向が、先端部１１ａの突出方向と略平行になるような横方向の配置としてもよい。なお、横方向の配置では、プリント配線板製造仕様上のずれ公差、および電子部品の実装公差の影響が懸念される。ランド１１面の法線方向において、電極２２と重なる領域内に安定してシルク層１５を配置できる観点から、シルク層１５の配置は、図４Ａ〜図４Ｃに示したような縦方向の配置が好ましい。

（第２の例）
図６Ａは、本技術の第１の実施の形態による回路基板の第２の例の構成例を示す概略平面図を示す。図６Ｂは、図６Ａの線ＩＶ−ＩＶ’に沿った概略断面図である。図６Ｃは、図６Ａの線Ｖ−Ｖ’に沿った概略断面図である。なお、図６Ａでは、はんだの図示を省略している。

第１の例と同様、回路基板１は、基板１０と、基板１０上に実装された電子部品２１とを有している。基板１０には、回路を形成する導体パターンが形成され、電子部品２１が接合される導体パターンとして、一対のランド１１が形成される。また、基板１０上または導体パターンの一部上にレジスト層１４が設けられている。レジスト層１４が設けられている。図６Ａ〜図６Ｃの点線で囲む部分が絶縁突出部１２を構成しており、第２の例では、絶縁突出部１２は、１層のレジスト層１４で構成されている。絶縁突出部１２は、ランド１１面の法線方向において、電極２２と重なる領域内にある。なお、図示は省略するが、絶縁突出部１２は２層以上のレジスト層１４で構成されていてもよい。

（絶縁突出部の厚さ）
レジスト層１４で構成される絶縁突出部１２の厚さｄは、上述したように、下限については例えば４０μｍ以上であることが好ましく、５０μｍ以上であることがより好ましい。上限を規定する場合には、例えば１００μｍ以下であることが好ましく、８０μｍ以下であることがより好ましい。

（電子部品の例）
図７に典型的な電子部品のサイズの一覧、各電子部品の電極の寸法値の一覧を示す。図７に示す例の１６０８サイズの電子部品２１の電極寸法値（短辺ａｍｍ×長辺ｂｍｍ）は０．４ｍｍ×０．８ｍｍである。２０１２サイズの電子部品２１の電極寸法値（短辺ａｍｍ×長辺ｂｍｍ）は０．５ｍｍ×１．２５ｍｍである。３２１６サイズの電子部品２１の電極寸法値（短辺ａｍｍ×長辺ｂｍｍ）は０．６ｍｍ×１．６ｍｍである。３２２５サイズの電子部品２１の電極寸法値（短辺ａｍｍ×長辺ｂｍｍ）は０．６ｍｍ×２．５ｍｍである。

以下に説明するように第１の実施の形態による回路基板１は、３２１６サイズ、３２２５サイズ等の電極２２の短辺の幅ａが０．６ｍｍ以上の電子部品２１に適用されることが好ましい。

ランド１１および絶縁突出部１２を形成する際、図８Ａに示すレジスト層１４の導体パターンに対するレジスト被せ量の幅ｐは、接合強度をより向上する観点から０．３ｍｍ以上であることが好ましい。レジスト被せ量の幅ｐが０．３ｍｍより小さい場合、レジストが流れ導体パターン上に適切な厚さを確保することが難しくなる傾向にあるからである。一方で、１６０８サイズ、２０１２サイズの電子部品２１等の電極２２の短辺の幅ａが０．６ｍｍ未満の電子部品２１に対して被せ量の幅ｐを０．３ｍｍ以上確保すると、ランド面の法線方向において電極２２下面と重なる領域内にあるランド１１の幅ｑが、電極２２の短辺の幅ａの半分より小さくなってしまい、はんだ接合の強度が低減する傾向にある。したがって、第１の実施の形態による回路基板は、３２１６サイズ、３２２５サイズ等の電極２２の短辺の幅ａが０．６ｍｍ以上の電子部品２１に適用されることが好ましい。

第１の実施の形態では、３２１６サイズ、３２２５サイズ等の電極２２の短辺の幅ａが０．６ｍｍ以上の電子部品２１を用いた場合に、電極２２の下面とランド１１面との間に介在されるはんだ１３の厚さを、絶縁突出部１２とランド１１面との高さの違いによる段差の高さより大きくすることができる。この段差の高さは、絶縁突出部１２の厚さに相当し、例えば、電極２２の下面とランド１１面との間に介在されるはんだ１３の厚さを、７０μｍ以上確保できる。なお、電極２２の下面とランド１１面との間に介在されるはんだ１３の厚さは、ランド１１面の法線方向において電極２２と重なる領域内にあるはんだ１３の最大厚さに相当する。

２．第２の実施の形態
（回路基板の構成例）
本技術の第２の実施の形態による回路基板の構成例について説明する。図９Ａは、本技術の第２の実施の形態による回路基板の構成例を示す概略平面図である。図９Ｂは、図９Ａの線VI−VI’に沿った概略断面図である。なお、図９Ａでは、はんだの図示を省略している。

第１の実施の形態と同様、回路基板１は、基板１０と、基板１０上に実装された電子部品２１とを有している。基板１０には、回路を形成する導体パターンが形成され、電子部品２１が接合される導体パターンとして、一対のランド１１が形成されている。一対のランド１１は、互いに離間して設けられ、各ランド１１と電子部品２１の両端部に設けられた一対の電極２２のそれぞれとがはんだ１３によって接合されている。また、基板１０上にレジスト層１４が設けられている。

第２の実施の形態では、各ランド１１の平面形状は、矩形の一部を矩形で中抜きした形状等の中抜き形状を有し、中抜き部分において、基板１０の表面が露出されている。この基板１０の表面が露出された基板露出部の少なくとも一部は、ランド面の法線方向において電子部品２１の電極２２と重なる領域内に含まれる。また、基板露出部を囲むランド１１の一部も、ランド面の法線方向において電子部品２１の電極２２と重なる領域内に含まれる。これにより、ランド面の法線方向において電子部品２１の電極２２と重なる領域内には、基盤露出部を囲むランド１１面とランド１１面より低い位置にある基板露出部との高さの違いによる段差が、形成される。

基板露出部およびランド１１と電極２２との間には、はんだ１３が介在され、基板露出部およびランド１１と電極２２とが、はんだ１３によって接合されている。基板露出部と電極２２下面との間には、ランド１１面と電極２２下面との間のはんだ厚さより厚いはんだ１３が介在され、ランド１１面と電極２２下面との間のはんだ厚さより厚い、基板露出部と電極２２下面との間のはんだ厚さが確保される。これにより、電子部品２１のはんだ接合の接合強度をより向上できる。また、段差を形成するランド１１の側面に対しても、はんだ１３が接合され、はんだ１３の接合面積が増大することによって、電子部品２１のはんだ接合の接合強度をより向上できる。

第２の実施の形態では、電極２２下のはんだ厚さとして、電極２２下面と基板露出部との間の厚さを、基盤露出部を囲むランド１１面とランド１１面より低い位置にある基板露出部との高さの違いによる段差の高さより大きくすることができる。例えば、１６０８サイズの電子部品２１を用いた場合には、電極２２下のはんだ厚さとして、電極２２下面と基板露出部との間の厚さを、約３８μｍ（ランド１１厚さ（段差の高さ）に相当する約１８μｍ＋ランド面と電極２２間のはんだ厚さ約２０μｍ）、約５５μｍ（ランド１１厚さ（段差の高さ）に相当する約３５μｍ＋ランド面と電極２２間のはんだ厚さ約２０μｍ）等確保できる。すなわち、第２の実施の形態では、１６０８サイズの電子部品２１等の電極２２の短辺の幅ａが０．６ｍｍ未満の電子部品２１を用いた場合に、ランド１１面の法線方向において電極２２と重なる領域内にあるはんだ１３の最大厚さとして、３８μｍ以上確保できる。

なお、ランド１１の平面形状は、図１０Ａおよび図１０Ｂに示すように、対向する２辺のそれぞれに凹部を有する形状等であってもよい。図１０Ａおよび図１０Ｂに示す例では、ランド１１の凹部において、基板１０の表面が露出されている。基板露出部の少なくとも一部、および、基板露出部に挟まれるランド１１の一部は、ランド面の法線方向において電子部品２１の電極２２と重なる領域内に含まれる。これにより、ランド面の法線方向において電子部品２１の電極２２と重なる領域内には、基盤露出部に挟まれるランド１１面とランド１１面より低い位置にある基板露出部との高さの違いによる段差が、形成される。基板露出部およびランド１１と電極２２との間には、はんだ１３が介在され、基板露出部およびランド１１と電極２２とが、はんだ１３によって接合されている。基板露出部と電極２２下面との間には、ランド１１面と電極２２下面との間のはんだ厚さより厚いはんだ１３が介在され、ランド１１面と電極２２下面との間のはんだ厚さより厚い、基板露出部と電極２２下面との間のはんだ厚さが確保される。また、段差を形成するランド１１の側面に対しても、はんだ１３が接合され、はんだ１３の接合面積が増大することによって、電子部品２１のはんだ接合の接合強度をより向上できる。

３.第３の実施の形態
本技術の第３の実施の形態による回路基板の構成例について説明する。図１１Ａは、本技術の第３の実施の形態による回路基板の構成例を示す概略平面図である。図１１Ｂは、図１１Ａの線VII−VII’に沿った概略断面図である。図１１Ｃは、図１１Ａの線VIII−VIII’に沿った概略断面図である。なお、図１１Ａでは、はんだの図示を省略している。

第１の実施の形態と同様、回路基板１は、基板１０と、基板１０上に実装された電子部品２１とを有している。基板１０には、回路を形成する導体パターンが形成され、電子部品２１が接合される導体パターンとして、一対のランド１１が形成されている。一対のランド１１は、互いに離間して設けられ、各ランド１１と電子部品２１の両端部に設けられた一対の電極２２のそれぞれとがはんだ１３によって接合されている。また、基板１０上または導体パターンの一部上にレジスト層１４が設けられている。レジスト層１４上に、シルクスクリーン印刷によって形成されたシルク層１５が設けられている。

第３の実施の形態では、各ランド１１の平面形状は、矩形の一部を矩形で中抜きした形状等の中抜き形状を有すると供に、矩形の２つの角部を切り欠いた形状等の対向する他方のランド１１側に向かうほど幅が狭くなる形状を有する。ランド１１の中抜き部分においては、基板１０の表面が露出されている。この基板１０の表面が露出されている基板露出部の少なくとも一部は、ランド面の法線方向において電子部品２１の電極２２と重なる領域内に含まれる。また、基板露出部を囲むランド１１の一部も、ランド面の法線方向において電子部品２１の電極２２と重なる領域内に含まれる。これにより、ランド面の法線方向において電子部品２１の電極２２と重なる領域内には、基盤露出部を囲むランド１１面とランド１１面より低い位置にある基板露出部との高さの違いによる段差が、形成される。

また、第３の実施の形態では、２組の一対の絶縁突出部１２がランド１１面に対して法線方向に突設されている。一対の絶縁突出部１２は、少なくとも一部がランド１１面の法線方向において、電極２２と重なる領域内に設けられていると共に、ランド１１の幅が狭くなっている部分の少なくとも一部を挟むように互いに離間して設けられている。なお、図１１Ａ〜図１１Ｃの点線で囲む部分が絶縁突出部１２を示す。図１１Ａ〜図１１Ｃに示す例では、絶縁突出部１２はレジスト層１４およびシルク層１５で構成されている。

絶縁突出部１２と電極２２との間にも、はんだ１３が介在され、絶縁突出部１２と電極２２とが、はんだ１３によって接合されている。一対の絶縁突出部１２により、絶縁突出部１２とランド１１面との高さの違いによる一対の段差が、ランド１１の幅が狭くなっている部分の少なくとも一部を挟んで形成される。これにより、はんだ溶融後も電極２２下面とランド１１との間のはんだ１３の厚さを確保して、電極２２下面とランド１１との間により多くのはんだ１３を留まらせることができる。

第３の実施の形態では、電極２２下のはんだ厚さとして、電極２２下面と基板露出部との間の厚さを、ランド１１面とランド１１面より低い位置にある基板露出部との高さの違いによる第１の段差および絶縁突出部１２とランド１１面との高さの違いによる第２の段差の高さの合計より大きくすることができる。例えば、２０１２サイズや３２１６サイズ等の電極２２の短辺の幅が０．５ｍｍ以上の電子部品２１を用いた場合に、電極２２下のはんだ厚さとして、電極２２下面と基板露出部との間の厚さを、約８８μｍ（ランド１１厚さ（第１の段差の高さ）に相当する約１８μｍ＋絶縁突出部１２厚さ（第２の段差の高さ）に相当する約５０μｍ＋絶縁突出部１２と電極２２間のはんだ厚さ約２０μｍ）、約１０５μｍ（ランド１１厚さ（第１の段差の高さ）に相当する約３５μｍ＋絶縁突出部１２厚さ（第２の段差の高さ）に相当する約５０μｍ＋絶縁突出部１２と電極２２間のはんだ厚さ約２０μｍ）等確保できる。すなわち、第３の実施の形態では、電極２２の短辺の幅が０．５ｍｍ以上の電子部品２１を用いた場合において、ランド１１面の法線方向において電極２２と重なる領域内にあるはんだ１３の最大厚さとして、例えば、８８μｍ以上確保できる。

なお、各ランド１１の平面形状は、図１２Ａおよび図１２Ｂに示すように、対向する２辺のそれぞれに凹部を有すると共に、矩形の２つの角部を切り欠いた形状等の対向する他方のランド１１側に向かうほど幅が狭くなる形状を有するもの等であってもよい。

図１２Ａおよび図１２Ｂに示す例では、ランド１１の凹部において、基板１０の表面が露出されている。基板露出部の少なくとも一部、および、基板露出部に挟まれるランド１１の一部は、ランド面の法線方向において電子部品２１の電極２２と重なる領域内に含まれる。これにより、ランド面の法線方向において電子部品２１の電極２２と重なる領域内には、基盤露出部に挟まれるランド１１面とランド１１面より低い位置にある基板露出部との高さの違いによる段差が、形成される。基板露出部およびランド１１と電極２２との間には、はんだ１３が介在され、基板露出部およびランド１１と電極２２とが、はんだ１３によって接合されている。基板露出部と電極２２下面との間には、ランド１１面と電極２２下面との間のはんだ厚さより厚いはんだ１３が介在され、ランド１１面と電極２２下面との間のはんだ厚さより厚い、基板露出部と電極２２下面との間のはんだ厚さが確保される。また、段差を形成するランド１１の側面に対しても、はんだ１３が接合され、はんだ１３の接合面積が増大することによって、電子部品２１のはんだ接合の接合強度をより向上できる。また、絶縁突出部１２と電極２２との間にも、はんだ１３が介在され、絶縁突出部１２と電極２２とが、はんだ１３によって接合されている。一対の絶縁突出部１２により、絶縁突出部１２とランド１１面との高さの違いによる一対の段差が、ランド１１の幅が狭くなっている部分の少なくとも一部を挟んで形成される。これにより、はんだ溶融後も電極２２下面とランド１１との間のはんだ１３の厚さを確保して、電極２２下面とランド１１との間により多くのはんだ１３を留まらせることができる。

以下、実施例により本技術を詳細に説明する。なお、本技術は、下記の実施例の構成に限定されるものではない。

＜実施例１＞
図４Ａ〜図４Ｃに示す構成で電子部品（３２１６サイズ）を実装したテスト用の回路基板を作製した。はんだ接合後にランド面を基準にした絶縁突出部（シルク層＋レジスト層）の最大厚さを測定したところ、８０μｍであった。なお、ランド面を基準にしたレジスト層の厚さは５０μｍ、シルク層の厚さは３０μｍであった。

＜比較例１＞
図４Ａ〜図４Ｃに示す構成から絶縁突出部（絶縁突出部を構成するシルク層＋レジスト層）を除去した構成で電子部品（３２１６サイズ）を実装したテスト用の回路基板を作製した。

（温度サイクル試験）
作製した回路基板について、１２５℃３０分→２３℃５分→−４０℃３０分→２３℃５分を１サイクルとする温度サイクル試験を行った。７５０サイクル時、１０００サイクル時、１２５０サイクル時のはんだ接合部の断面観察を行い、クラックおよび破断が生じているかを確認した。はんだ接合部の断面にクラックおよび破断を確認できない場合をＯＫと評価し、クラックまたは破断を確認できた場合をＮＧと評価した。

評価結果を表１に示す。なお、比較例１では７５０サイクルの評価がＮＧであるので、１０００サイクル、１２５０サイクルの評価は、評価するまでもなくＮＧとなる。このため、比較例１については、１０００サイクル、１２５０サイクルについての評価を省略した。

表１に示すように、実施例１では、比較例１に比べてはんだ接合の長期信頼性を向上できることが確認できた。

４．他の実施の形態
本技術は、上述した本技術の実施の形態に限定されるものでは無く、本技術の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。

例えば、上述の実施の形態および実施例において挙げた数値、構造、形状、材料、原料、製造プロセス等はあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれらと異なる数値、構造、形状、材料、原料、製造プロセス等を用いてもよい。

また、上述の実施の形態および実施例の構成、方法、工程、形状、材料および数値等は、本技術の主旨を逸脱しない限り、互いに組み合わせることが可能である。

例えば、絶縁突出部１２を構成する層は、シルク層やレジスト層以外ものであってもよい。

なお、本技術は、以下の構成をとることもできる。
［１］
基板と、
前記基板に実装され、両端部に設けられた一対の電極を含む電子部品と、
前記基板上に形成され、互いに対向して設けられ、前記一対の電極のそれぞれとはんだを介して接合される一対のランドと
を備え、
前記ランドと前記ランドより低い位置にある前記基板の表面が露出された基板露出部との第１の段差
並びに、
前記ランドと前記ランドより高い位置にあるランド面に対して法線方向に突設された絶縁突出部との第２の段差
のうちの少なくとも何れか一の段差が、ランド面の法線方向において前記電極と重なる領域内に形成され、
前記ランド面の法線方向において前記電極と重なる領域内にあるはんだの最大厚さは、ランド面の法線方向において前記電極と重なる領域内に形成された前記少なくとも何れか一の段差の高さの合計より大きい回路基板。
［２］
前記電子部品は、前記電極の短辺の幅が０．５ｍｍ未満であり、
ランド面の法線方向において前記電極と重なる領域内に、前記第１の段差のみが形成され、
前記ランド面の法線方向において前記電極と重なる領域内にあるはんだの最大厚さは、３８μｍ以上である［１］に記載の回路基板。
［３］
前記電子部品は、前記電極の短辺の幅が０．６ｍｍ以上であり、
ランド面の法線方向において前記電極と重なる領域内に、前記第２の段差のみが形成され、前記ランド面の法線方向において前記電極と重なる領域内にあるはんだの最大厚さは、７０μｍ以上である［１］に記載の回路基板。
［４］
前記電子部品は、前記電極の短辺の幅が０．５ｍｍ以上であり、
ランド面の法線方向において前記電極と重なる領域内に、前記第１の段差および前記第２の段差の両方が形成され、
前記ランド面の法線方向において前記電極と重なる領域内にあるはんだの最大厚さは、８８μｍ以上である［１］に記載の回路基板。
［５］
両端部に設けられた一対の電極を含む電子部品と、
互いに対向して設けられ、前記一対の電極のそれぞれとはんだを介して接合される一対のランドと、
前記一対の電極のそれぞれとはんだを介して接合され、ランド面に対して法線方向に突設された２組の一対の絶縁突出部と
を備え、
前記一対のランドのそれぞれは、互いに対向する２辺のそれぞれに、他方のランド側に向かって突出され、且つ、少なくとも一部がランド面の法線方向において前記電極と重なる領域内にある先端部を有し、
前記一対の絶縁突出部は、前記ランドの前記先端部の少なくとも一部を挟むように離間され、且つ、ランド面の法線方向において前記電極と重なる領域内にある回路基板。
［６］
前記絶縁突出部のランド面に対する厚さは、４０μｍ以上である［５］に記載の回路基板。
［７］
前記絶縁突出部は、１層または２層以上の絶縁層で構成された［５］〜［６］の何れかに記載の回路基板。
［８］
前記絶縁層は、レジスト層およびシルク層の少なくとも何れかである［７］に記載の回路基板。
［９］
前記絶縁層は、前記レジスト層と前記レジスト層上に形成された前記シルク層であり、
前記シルク層は、シルク層の平面形状の長手方向が、前記先端部の突出方向と略直交する縦方向の配置とされた［８］に記載の回路基板。
［１０］
前記シルク層と前記ランドとの間隙は、０．１ｍｍ以上０．３ｍｍ以下である［８］〜［９］の何れかに記載の回路基板。
［１１］
前記電極の下面と前記ランドとの間に介在された前記はんだの厚さは、７０μｍ以上である［５］〜［１０］の何れかに記載の回路基板。
［１２］
前記ランドの先端部の形状は、多角形状または曲線を含む形状である［５］〜［１１］の何れかに記載の回路基板。
［１３］
基板と、
前記基板に実装され、両端部に設けられた一対の電極を含む電子部品と、
前記基板上に形成され、互いに対向して設けられ、前記一対の電極のそれぞれとはんだを介して接合される一対のランドと
を備え、
前記ランドの一部および前記基板の表面が露出された基板露出部の少なくとも一部が、ランド面の法線方向において前記電極と重なる領域内にある回路基板。
［１４］
前記一対の電極のそれぞれとはんだを介して接合され、ランド面に対して法線方向に突設された２組の一対の絶縁突出部をさらに備え、
前記ランドは、対向する他方のランド側に向かうほど幅が狭くなる形状を有し、
前記一対の絶縁突出部は、前記ランドの幅が狭くなっている部分の少なくとも一部を挟むように離間され、且つ、ランド面の法線方向において前記電極と重なる領域内にある［１３］に記載の回路基板。
［１５］
［１］〜［１４］の何れかに記載の回路基板を備えた蓄電装置。
［１６］
［１］〜［１４］の何れかに記載の回路基板を備えた電池パック。
［１７］
［１］〜［１４］の何れかに記載の回路基板を備えた電子機器。

５．応用例
上述した第１〜第３の実施の形態および他の実施の形態による回路基板は、例えば電子機器、蓄電装置、電池パック等に内蔵される。

（蓄電装置）
回路基板を備えた蓄電装置の一例としては、例えば、図１３に示す構成の蓄電装置等が挙げられる。図示は省略するが、蓄電装置の外装ケース９０内には、電池ユニットと、制御回路ブロック等が搭載された回路基板等が収容されている。この回路基板に対して、本技術の第１の実施の形態または他の実施の形態による回路基板が適用される。図示は省略するが、電池ユニットは、電池ブロック群および複数の電池セルを電気的に接続するタブ等の部材が、電池ケースに収容されたものである。電池ブロック群は、例えば、直列に接続された複数の電池ブロックで構成され、１つの電池ブロックは、並列に接続された複数の電池セルで構成される。電池セルは、例えば、円筒型リチウムイオン二次電池等の二次電池である。なお、電池セルは、リチウムイオン二次電池に限定されるものではない。また、電池セルはラミネート型でもよい。

（電池パック）
回路基板を備えた電池パックの一例としては、例えば、図１４に示す構成の電池パック等が挙げられる。

この電池パックは、簡易型の電池パック（ソフトパックとも称する）である。簡易型の電池パックは、電子機器に内蔵されるものであり、電池セルや保護回路等が絶縁テープ等で固定され、電池セルの一部が露出され、電子機機本体に接続されるコネクタ等の出力が設けられたものである。

簡易型の電池パックの構成の一例について説明する。図１４は、簡易型の電池パックの構成例を示す分解斜視図である。図１５Ａは、簡易型の電池パックの外観を示す概略斜視図であり、図１５Ｂは、簡易型の電池パックの外観を示す概略斜視図である。

図１４および図１５Ａ〜図１５Ｂに示すように、簡易型の電池パックは、電池セル１０１と、電池セル１０１から導出されたリード１０２ａおよび１０２ｂと、絶縁テープ１０３ａ〜１０３ｃと、絶縁プレート１０４と、保護回路（ＰＣＭ（Protection Circuit Module））が形成された回路基板１０５と、コネクタ１０６とを備える。回路基板１０５に対して、第１の実施の形態または他の実施の形態による回路基板が適用される。

電池セル１０１の前端のテラス部１０１ａに、絶縁プレート１０４および回路基板１０５が配置され、電池セル１０１から導出されたリード１０２ａおよびリード１０２ｂが、回路基板１０５に接続される。

回路基板１０５には、出力のためのコネクタ１０６が接続されている。電池セル１０１、絶縁プレート１０４および回路基板１０５等の部材は、絶縁テープ１０３ａ〜１０３ｃを所定箇所に貼ることによって固定されている。

（電子機器）
回路基板を備えた電子機器として、例えばノート型パソコン、ＰＤＡ（携帯情報端末）、携帯電話、スマートフォン、コードレスフォン子機、プロジェクター、ビデオムービー、デジタルスチルカメラ、電子書籍、電子辞書、音楽プレイヤー、ラジオ、ヘッドホン、ゲーム機、ナビゲーションシステム、メモリーカード、ペースメーカー、補聴器、電動工具、電気シェーバー、冷蔵庫、エアコン、テレビ、ステレオ、温水器、電子レンジ、食器洗い器、洗濯機、乾燥器、照明機器、玩具、医療機器、ロボット、サーバー、ロードコンディショナー、信号機等が挙げられる。

１・・・回路基板、１０・・・基板、１１・・・ランド、１１ａ・・・先端部、１２・・・絶縁突出部、１３・・・はんだ、１４・・・レジスト層、１５・・・シルク層、２１・・・電子部品、２２・・・電極、９０・・・外装ケース、１０１・・・電池セル、１０１ａ・・・テラス部、１０２ａ、１０２ｂ・・・リード、１０３ａ〜１０３ｃ・・・絶縁テープ、１０４・・・絶縁プレート、１０５・・・回路基板、１０６・・・コネクタ

Claims

基板と、
前記基板に実装され、両端部に設けられた一対の電極を含む電子部品と、
前記基板上に形成され、互いに対向して設けられ、前記一対の電極のそれぞれとはんだを介して接合される一対のランドと
を備え、
前記ランドと前記ランドより低い位置にある前記基板の表面が露出された基板露出部との第１の段差
並びに、
前記ランドと前記ランドより高い位置にあるランド面に対して法線方向に突設された絶縁突出部との第２の段差
のうちの少なくとも何れか一の段差が、ランド面の法線方向において前記電極と重なる領域内に形成され、
前記ランド面の法線方向において前記電極と重なる領域内にあるはんだの最大厚さは、ランド面の法線方向において前記電極と重なる領域内に形成された前記少なくとも何れか一の段差の高さの合計より大きい回路基板。
前記電子部品は、前記電極の短辺の幅が０．５ｍｍ未満であり、
ランド面の法線方向において前記電極と重なる領域内に、前記第１の段差のみが形成され、
前記ランド面の法線方向において前記電極と重なる領域内にあるはんだの最大厚さは、３８μｍ以上である請求項１に記載の回路基板。
前記電子部品は、前記電極の短辺の幅が０．６ｍｍ以上であり、
ランド面の法線方向において前記電極と重なる領域内に、前記第２の段差のみが形成され、前記ランド面の法線方向において前記電極と重なる領域内にあるはんだの最大厚さは、７０μｍ以上である請求項１に記載の回路基板。
前記電子部品は、前記電極の短辺の幅が０．５ｍｍ以上であり、
ランド面の法線方向において前記電極と重なる領域内に、前記第１の段差および前記第２の段差の両方が形成され、
前記ランド面の法線方向において前記電極と重なる領域内にあるはんだの最大厚さは、８８μｍ以上である請求項１に記載の回路基板。
両端部に設けられた一対の電極を含む電子部品と、
互いに対向して設けられ、前記一対の電極のそれぞれとはんだを介して接合される一対のランドと、
前記一対の電極のそれぞれとはんだを介して接合され、ランド面に対して法線方向に突設された２組の一対の絶縁突出部と
を備え、
前記一対のランドのそれぞれは、互いに対向する２辺のそれぞれに、他方のランド側に向かって突出され、且つ、少なくとも一部がランド面の法線方向において前記電極と重なる領域内にある先端部を有し、
前記一対の絶縁突出部は、前記ランドの前記先端部の少なくとも一部を挟むように離間され、且つ、ランド面の法線方向において前記電極と重なる領域内にある回路基板。
前記絶縁突出部のランド面に対する厚さは、４０μｍ以上である請求項５に記載の回路基板。
前記絶縁突出部は、１層または２層以上の絶縁層で構成された請求項５に記載の回路基板。
前記絶縁層は、レジスト層およびシルク層の少なくとも何れかである請求項７に記載の回路基板。
前記絶縁層は、前記レジスト層と前記レジスト層上に形成された前記シルク層であり、
前記シルク層は、シルク層の平面形状の長手方向が、前記先端部の突出方向と略直交する縦方向の配置とされた請求項８に記載の回路基板。
前記シルク層と前記ランドとの間隙は、０．１ｍｍ以上０．３ｍｍ以下である請求項８に記載の回路基板。
前記電極の下面と前記ランドとの間に介在された前記はんだの厚さは、７０μｍ以上である請求項５に記載の回路基板。
前記ランドの先端部の形状は、多角形状または曲線を含む形状である請求項５に記載の回路基板。
基板と、
前記基板に実装され、両端部に設けられた一対の電極を含む電子部品と、
前記基板上に形成され、互いに対向して設けられ、前記一対の電極のそれぞれとはんだを介して接合される一対のランドと
を備え、
前記ランドの一部および前記基板の表面が露出された基板露出部の少なくとも一部が、ランド面の法線方向において前記電極と重なる領域内にある回路基板。
前記一対の電極のそれぞれとはんだを介して接合され、ランド面に対して法線方向に突設された２組の一対の絶縁突出部をさらに備え、
前記ランドは、対向する他方のランド側に向かうほど幅が狭くなる形状を有し、
前記一対の絶縁突出部は、前記ランドの幅が狭くなっている部分の少なくとも一部を挟むように離間され、且つ、ランド面の法線方向において前記電極と重なる領域内にある請求項１３に記載の回路基板。
請求項１に記載の回路基板を備えた蓄電装置。
請求項１に記載の回路基板を備えた電池パック。
請求項１に記載の回路基板を備えた電子機器。