JPH11220231A - 樹脂成形基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 樹脂成形基板において、半田付け時にフラッ
クスガスの発生による、半田付け不良を抑止することを
目的とする。また、溶融半田の表面張力により溶融半田
が電極内部に流入せず、半田付けができないという現象
を防止し、確実な半田付けを行うことを目的とする。 【解決手段】 回路を作成した金属板３に樹脂４を成形
した樹脂成形基板において、電極部１を形成する部分の
金属板が金属板の他の部分より突出していることを特徴
とする。また、突出している金属板の電極部が、基板を
構成している樹脂の表面と同一高さであることを特徴と
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金属板で電子回路
を形成し、樹脂類を成形して金属板を覆うことにより回
路基板として使用する樹脂成形基板に関するものであ
り、特に、電極部にリード付き部品用の部品挿入穴を有
し、フロー半田付け、もしくはディップ半田付けにより
電子部品の接合を行う樹脂成形基板に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子機器の小型化、高機能化の要
求に伴って、電子部品は高密度実装化され、リード線の
ない表面実装型の電子部品が多用され、クリーム半田な
どによるリフロー半田付け技術の進歩により、プリント
基板の電子部品の高密度実装化が実現してきている。

【０００３】しかしながら、大電流や高周波を扱う分野
等では、電子部品の表面実装化が遅れているだけでな
く、従来のプリント基板ではガラスエポキシ樹脂や紙フ
ェノール樹脂に銅箔で回路パターンを形成しているた
め、高密度に配線を行うと電気的な絶縁信頼性が十分に
確保されないため、機器の小型が遅れている。さらに、
電子機器によっては小型化を達成するために、複数の小
型基板をコネクタやリード線を使って配線する等の複雑
な基板構成をとるものもあるが、組み立てやコネクタ間
の配線作業が増加するために結果的にコストアップの要
因となっている場合がある。

【０００４】これらの課題を解決するために、金属板に
より回路パターンを形成し、樹脂で覆うことにより回路
基板とする樹脂成形基板が注目されてきている。次に、
図３を参照しながら、従来の樹脂成形基板の製作手順に
ついて説明する。図３（ａ）において、回路パターンを
形成する金属板３には銅や黄銅が用いられており、半田
付け時の金属板表面の酸化を防止するために、錫や半田
メッキを施されたものが使用される。この金属板３には
プレスやエッチングにより所望の回路パターンが形成さ
れ、切断された金属板３には電子部品を挿入するための
穴２が設けらている。

【０００５】次に、図３（ｂ）に示すように、金属板３
を覆うように樹脂４で成形することにより回路基板を形
成する。この時、金属板３に設けられた穴２の周囲には
樹脂４が付着しないようにし、電子部品の電極部１とし
て使用する。この時に使用される樹脂４には、エポキシ
樹脂に代表される熱硬化性の樹脂や液晶ポリマーに代表
される熱可塑性の樹脂等あらゆる樹脂が利用される。そ
して、樹脂成形方式としては射出成形やトランスファー
成形が一般的に利用されている。

【０００６】このため、パターンとなる金属板３は平面
状に構成されている必要はなく、必要に応じて、図３
（ｃ）に示されるように、曲げ加工５を施した後に成形
を行うことにより、立体的な形状を有する基板を使用す
ることも可能である。また、大電流を使用する電気回路
においては、絶縁信頼性を確保するために、パターン間
同士やパターンと基板表面の間に一定の絶縁距離を必要
とする。樹脂成形基板はパターンを形成した金属板を樹
脂により覆うことにより、パターンの電気的絶縁を図る
ものであり、パターンと基板表面までは樹脂により一定
の距離が確保される。

【０００７】ここで確保すべき絶縁距離は、通電する電
流の大きさにより最小値が電気用品取締法で規定されて
いるが、一般的な電気製品では安全率を見込むため、樹
脂の厚みを法律で規定される最小値より大きくしてい
る。次に、樹脂成形基板に対する半田付け工程について
説明する。通常のプリント基板は基板の表面に電極部１
を有するため、電極部１にクリーム半田を塗布した後に
部品を搭載し、加熱炉に投入して半田付けを行うフロー
工法が利用される。しかし、樹脂成形基板では基板の中
央部に電極部１を有し、電極部１の上下は樹脂４で覆わ
れているため、表面実装型の部品を装着することが困難
であり、このため、表面実装型の部品に代えて挿入部品
が使用される。

【０００８】従って、半田付け工程は、樹脂成形基板が
平面形をしている場合には、フロー半田付け工法が用い
られ、樹脂成形基板が立体的な形状である場合には、デ
ィップ半田付け工法が利用される。フロー半田付けは、
図４（ａ）に示すように、溶融半田７を半田槽１０から
噴出させ、搬送部９で搬送される樹脂成形基板６の半田
付けを行う面を溶融半田７に接触させることにより半田
付けを行う工法である。この工法において、樹脂成形基
板６に良好な半田付けを行うために、フラクサ８とよば
れるフラックス塗布装置を備えており、半田付けを行い
たい面にあらかじめフラックスが塗布される。ここで使
用されるフラックスは、ロジンをイソプロピルアルコー
ル等の有機溶剤に溶解させたものである。

【０００９】ディップ半田付けは、図４（ｂ）に示すよ
うに、半田槽１０に溶融半田７を入れておき、あらかじ
め半田付け面にフラックスを塗布した樹脂成形基板６を
上方から接触させ、一定時間後に樹脂成形基板６を引き
上げることにより半田付けを行う工法である。ここで、
半田槽の半田は静かに保たれている場合と、噴流させて
いる場合があり、樹脂成形基板６の形態に応じて使い分
けられる。

【００１０】樹脂成形基板６が立体的な形状をしている
場合、噴流半田により部分的に半田付けを行うことが多
い。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような構成では樹脂成形基板に対する半田付けにおい
て、電極部でフラックスガスが発生しやすく、発生した
ガスの逃げ場がないために良好な半田付けができないと
いう問題点がある。フラックスは半田付け時に電極部の
酸化物を除去し、純粋な金属面を露出させることにより
金属接合を確実なものとする役割がある。これは主に主
成分であるロジンが金属酸化物と反応し、金属を還元さ
せる作用に依存している。このため、反応開始とともに
酸素とロジンとが化合物を生成し、その一部は半田付け
後に残渣として残留するが、残りはガスとなって消失す
る。

【００１２】樹脂成形基板においては、電極部１は基板
表面より窪んでいるため、溶融半田は電極部１に流入す
ることが困難であり、図５（ａ）に示すように、電極部
１の中央部に向けて流入する。従って、発生したフラッ
クスガス１２は図５（ａ）に示すように電極部１と溶融
半田７で形成される空間に滞留することになり、溶融半
田７が電極部１に接触することを阻害し、さらに、半田
付け時には電極部まで溶融半田が届きにくく、良好な半
田付けが行えないという問題点がある。

【００１３】また、電極部を形成している周囲の樹脂
は、通常半田に対して濡れ性を示さないため、電極部１
が小さい場合は、溶融半田７の界面張力が大きくなり、
図５（ｂ）に示すように、溶融半田７が電極部１に全く
流入しない状態が発生し、半田付けが行えないという現
象が発生する。本発明は、樹脂成形基板において、フラ
ックスガスの発生により半田付けが阻害され、半田付け
不良が発生することを抑止することを目的とする。ま
た、さらには溶融半田の表面張力により溶融半田が電極
内部に流入せず、半田付けができないという現象の発生
を防止し、確実な半田付けを行うことを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の課題を解
決するため、回路を作成した金属板に樹脂を成形した樹
脂成形基板において、金属板の電極部を形成する部分を
他の部分より突出して形成し、電極部分と基板を構成す
る樹脂表面との段差を小さくしたことを特徴とする。

【００１５】さらには、突出している金属板の電極部
が、基板を構成する樹脂表面と同一高さであることを特
徴とする。本発明によれば、樹脂成型基板が溶融半田に
接触すると同時に、フラックスガスが発生するが、電極
部と樹脂表面との距離が小さいか、また同一高さである
ため、発生したフラックスガスは電極部内に滞留するこ
となく排出され、良好な半田付けを行うことができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、回路を作成した金属板に樹脂を成形した樹脂成形基
板において、金属板の電極部を形成する部分を他の部分
より突出して形成し、電極部と基板を構成する樹脂表面
との段差を小さくしたことを特徴とするものであり、半
田付け時に発生したフラックスガスが電極部内に滞留す
ることが抑制されるため、溶融半田が電極に十分接触で
き、良好な半田付けが行われるという作用を有する。

【００１７】本発明の請求項２に記載の発明は、金属板
の電極部が、基板を構成する樹脂表面と同一高さである
ことを特徴としたものであり、フラックスガスの滞留の
抑制を一層効率よく行い、さらに溶融半田を確実に電極
部に接触させることにより、効果的に良好な半田付けが
行われるという作用を有する。本発明の実施の形態につ
いて、図１、図２を用いて説明する。 （実施の形態１）図１は本発明の実施の形態１の樹脂成
形基板を示す。

【００１８】本実施の形態において使用する樹脂成形基
板では、回路パターンを形成する金属板３には厚みが
０．５ｍｍの銅板を使用し、エッチングにより所望のパ
ターンを形成した後、図１（ｂ）に示すように、打ち出
しにより電極部分にパターンを形成している銅板より
０．８ｍｍの段差を設けた突出部を形成した。また、部
品挿入穴２としてφ１ｍｍ〜φ３ｍｍの挿入穴を銅板の
所定の位置に開口した。この金属パターンを金型上に設
置し、射出成形機を用いて基板を成形した。使用した樹
脂は熱可塑性の樹脂であるＰＰＳを用い、半田付け面側
には部品挿入穴２を中心とした円形部に樹脂を入れない
部分を設け、電極部１を形成した。電極部１の大きさは
φ３ｍｍ〜φ７ｍｍである。また、金属板３の両側に成
形した樹脂の厚みは１ｍｍずつである。従って、電極部
１を形成する金属板の表面と半田付けを行なう側の樹脂
の表面との高さの差は０．２ｍｍである。

【００１９】この基板の電極部１にリード付き抵抗を挿
入し自動半田付け装置により半田付けを行った。搬送装
置の搬送角度は５°であり、半田には一般的な共晶半田
を使用し、溶融半田の温度は２４０℃とした。さらに、
フラックスは一般的なロジン系のフラックスを使用し、
発泡フラクサにより基板の半田付け面にフラックスを塗
布した後に半田付けを行った。

【００２０】本実施の形態の樹脂成形基板では、図１
（ｂ）に示すように、樹脂成形基板６が溶融半田７に接
触すると同時にフラックスガス１２が激しく発生した
が、電極部１と樹脂表面との距離が小さいため、フラッ
クスガスが電極部１内に滞留することなく、良好な半田
付けが行われた。一方、本実施の形態で使用した基板と
従来の基板を比較するため、本実施の形態の基板と電極
部１を突出していない従来形式の電極部も設けた樹脂成
形基板を用いて、それぞれ１００枚の基板に対して半田
付けを行ったところ、従来形式の電極部では２７件の半
田不足が発生したが、本実施の形態による電極部では４
件の半田不足が発生したのみであり、本発明の効果が確
認できた。 （実施の形態２）図２は本発明の実施の形態２の樹脂成
形基板を示す。

【００２１】本実施の形態においては、樹脂成形基板の
金属パターンは、実施の形態１のものと基本的には同一
であり、重複する部分については説明を割愛する。本実
施の形態の樹脂成形基板では、実施の形態１とは電極部
分の表面が基板を形成している樹脂の表面と同一高さで
あることが異なり、それ以外の構成は同じである。

【００２２】本実施の形態では、電極部に窪みがないた
めに、半田付け時に発生するフラックスガスは電極部に
滞留することはない。さらに、半田噴流を窪み内に強制
的に入れる必要もなく、溶融半田が電極に対し容易に接
触できるため効率的に半田付けを行うことができる。本
実施の形態においても、実施の形態１と同様に１００枚
の基板に対して半田付けを行ったところ、本実施の形態
による電極部では半田不足が全く発生せず、実施の形態
１よりもさらに優れた効果が確認できた。

【００２３】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、回路を作
成した金属板に樹脂を成形した樹脂成形基板において、
電極部を形成する部分の金属板を金属板の他の部分より
突出する構成とすることにより、半田付け時に発生した
フラックスガスが電極部内に滞留することが抑制され、
溶融半田が電極に十分接触でき、良好な半田付けが行わ
れるという効果を有する。

【００２４】さらに、突出している金属板の電極部分
を、基板を構成している樹脂の表面と同一高さとするこ
とにより、フラックスガスの滞留の抑制を効率よく行う
だけでなく、溶融半田を確実に電極部に接触させること
ができ、より効果的に良好な半田付けが行われるという
効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）（ｂ）は、本発明の第１の実施形態であ
る樹脂成形基板の構成を示す概念図である。

【図２】本発明の第２の実施形態である樹脂成形基板を
示す概念図である。

【図３】従来例における樹脂成形基板の構成を示し、
（ａ）は金属パターンのみを示す概念図であり、（ｂ）
は金属パターンを樹脂で覆った様子を示す概念図であ
り、（ｃ）は曲げ加工部を有する樹脂成形基板を示す概
念図である。

【図４】従来例における半田付けの様子を示し、（ａ）
はフロー半田付けを示す概念図であり、（ｂ）はディッ
プ半田付けを示す概念図である。

【図５】従来例における樹脂成形基板の半田付け不良発
生の様子を示し、（ａ）はフラックスガスの発生を示す
概念図であり、（ｂ）は溶融半田の流入の抑止を示す概
念図である。

【符号の説明】

１ 電極部 ２ 部品挿入穴 ３ 金属板 ４ 樹脂 ５ 曲げ加工部 ６ 樹脂成形基板 ７ 溶融半田 ８ フラクサ ９ 搬送部 １０ 半田槽 １１ 挿入部品リード １２ フラックスガス

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回路を作成した金属板に樹脂を成形した
   樹脂成形基板において、金属板の電極部を形成する部分
   を他の部分より突出して形成し、電極部と基板を構成す
   る樹脂表面との段差を小さくしたことを特徴とする樹脂
   成形基板。
2. 【請求項２】 金属板の電極部が、基板を構成する樹脂
   表面と同一高さであることを特徴とする請求項１記載の
   樹脂成形基板。