JP2007036106A - プリント基板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 基板実装される電子部品の端子部と配線パターンの一部に形成されるパッド部の接続信頼性を向上させたプリント基板を提供する。
【解決手段】 配線パターン１１の一部に電子部品３の端子部９が電気的に接続されるパッド部１０及び該パッド部１０近傍に基板５を形成する基材１４を露出させた基材露出部１２が形成されている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、電子部品が基板実装される配線パターンが形成されたプリント基板及びその製造方法に関する。

家電品、ＯＡ機器には装置各部の動作を制御する制御部や駆動源を駆動制御する駆動部が設けられ、該制御部や駆動部には電子部品が実装されるプリント基板が設けられている。プリント基板に形成された配線パターンはレジストにより覆われ、電子部品が実装される部位にパッド部やスルーホールが露出して形成されている。このパッド部やスルーホールに電子部品の端子（バンプ、ピンなど）が電気的に接続するように基板実装される。

プリント基板には、配線パターンが形成されており、該配線パターンは電子部品の接続部を除いてレジストにより覆われている。図５において配線パターン５１の一部には、電子部品（ＩＣチップの端子、モータコイルのリード端、口出し線（ハーネス）など）を接続するパッド部５２が形成されている。配線パターン５１は、パッド部５２を除いてレジスト５３により覆われている。

上述したプリント基板のパッド部５２に電子部品（図示せず）の端子部をはんだ付けにより接合する場合、配線パターン（銅箔）５１を基材に接着する接着剤が気化したり基材に含有する水分などが気化したりして膨張し、接着力よりも膨張する力が上まわりパッド部５２が基材より浮き上がりリード端の接続信頼性が低下するおそれがあった。特に、プリント基板の場合には口出し線（ハーネス）等が接続されるパッド部５２や、モータ基板の場合にはモータコイルのリード端が接続されるパッド部５２には更にテンションが作用するため、パッド部５２の剥離が促進され易い。

これに対して、図６に示すように配線パターン５１の幅（面積）を増大させて熱容量及び接着面積を増やすことで、配線パターン５１の剥離を防ぐ方法もある。しかしながら、近年、環境保護の観点から、はんだ材料も鉛入りのものから鉛フリーの材料へ代替して使用されるようになっているため、パッド部５２に作用するはんだ付け温度が上昇する。具体的には、鉛入りはんだの場合には低融点はんだ（加熱温度３４０℃以下）が用いられるのに対して、鉛フリーはんだの場合には融点が高く（加熱温度３６０℃〜３８０℃）、配線パターン５１の熱容量を高めたとしても、パッド部５２への加熱量が更に増大するため浮き上がりを抑えることが難しい。

本発明はこれらの課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、基板実装される電子部品の端子部と配線パターンの一部に形成されるパッド部の接続信頼性を向上させたプリント基板及びその製造方法を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するため、次の構成を備える。
電子部品が基板実装される配線パターンが形成されたプリント基板において、配線パターンの一部に電子部品の端子部が電気的に接続されるパッド部及び該パッド部近傍に基板を形成する基材を露出させた基材露出部が形成されていることを特徴とする。
具体的には、パッド部の周囲に保護膜を形成せずに基材露出部が形成されていることを特徴とする。
或いは、パッド部の一部に導体層及び保護膜を形成せずに基材露出部が形成されていることを特徴とする。
また、プリント基板は、モータ駆動回路が形成されるモータ基板であり、基材露出部はモータコイルのリード端が電気的に接続されるパッド部近傍に形成されていることを特徴とする。

プリント基板の製造方法においては、基材に導体層が積層された基板に感光剤を塗布して感光層を形成する工程と、感光層にマスクパターンを形成して露光現像する工程と、所定のパターンに形成された感光層をエッチングレジストとして用いて露出する導体層をエッチングにより除去してパッド部及びパッド部に接続する配線部を含む配線パターンを形成する工程と、基板上に残留する感光層を除去する工程と、パッド部及び基材露出部を除いて基板面に保護膜を形成する工程を含むことを特徴とする。
或いは、基材に導体層が積層された基板に感光剤を塗布して感光層を形成する工程と、感光層にマスクパターンを形成して露光現像する工程と、感光層をエッチングレジストとして用いて露出する導体層をエッチングにより除去して基材露出部を一部に有するパッド部及びパッド部に接続する配線部を含む配線パターンを形成する工程と、基板上に残留する感光層を除去する工程と、パッド部及び露出部を除いて基板面に保護膜を形成する工程を含むことを特徴とする。

上述したプリント基板及びその製造方法を用いれば、電子部品の端子部が電気的に接続されるパッド部及び該パッド部近傍に基板を形成する基材を露出させた基材露出部が形成されているので、電子部品の端子部を融点の高い鉛フリーはんだによりパッド部と接続しても、配線パターンを基材に接着する接着剤が気化したり基材に含有する水分などが気化したりしてもパッド部を浮き上がらせることなく気化したガスを基材露出部より外部へ逃がすことができる。また、パッド部に接続するリード端にテンションが作用してもパッド部が浮き上がり難いため、パッド部の基材からの剥離強度を向上させ、電子部品の端子部の接続信頼性を向上することができる。

以下、本発明に係るプリント基板及びその製造方法の最良の実施形態について、添付図面を参照しながら説明する。以下では、一例としてアウターロータ型のＤＣブラシレスモータに用いられるモータ基板について説明する。例えばアウターロータ型モータにおいては、ブラケット（板金）及び固定子ハウジングにステータコア及びモータ基板が一体に組み付けられる。この固定子ハウジングの軸孔には回転軸が回転可能に軸支され、マグネットがステータコアを囲むようにロータが組み付けられる。

ＤＣブラシレスモータの概略構成について図１及び図２を参照して説明する。
図１及び図２において、巻線固定子１は、固定子コア２のティース部にインシュレータを介してモータコイル３が巻き付けられたものが用いられる。固定子コア２は、例えば高透磁率を有する電磁鋼鈑などが積層された積層型コアが好適に用いられる。ティース部に巻き付けられたモータコイル３へ図示しない回転子の回転を付勢するように励磁相を切り換えて通電することで回転子が回転する。回転子は、回転軸が固定子ハウジング４にベアリングを介して挿通されてマグネットが固定子コア２に対向して組み付けられる。

固定子ハウジング４には巻線固定子１の他に、モータ基板５、ブラケット（板金）６が一体に組み付けられる。固定子ハウジング４はブラケット６に固定され、巻線固定子１及びモータ基板５は固定子ハウジング４の外周に嵌め込まれる。固定子コア２はボルト７により固定子ハウジング４に固定され、モータ基板５はねじ８によりブラケット６に固定される。また、モータコイル３はＵ相、Ｖ相、Ｗ相の三相分に応じたリード端９を有し、該リード端９はモータ基板５に形成されたパッド部１０に各々はんだ(例えば鉛フリーはんだ）接続されている。

モータ基板５には図示しないモータ駆動回路が形成される。図３Ａ、Ｂにおいて、モータ基板５において、固定子コア２に巻き付けられるモータコイル３のリード端が電気的に接続されるパッド部１０及び配線パターン１１が形成されている。パッド部１０の周囲にはモータ基板５を形成する基材（紙フェノール基板、ガラスエポキシ基板など）を露出させた基材露出部１２が形成されている。具体的には、図３Ａは、パッド部１０の周囲に保護膜１３を形成されない基材露出部１２が形成されている実施例を示す。図３Ｂは、パッド部１０の一部に配線パターン１１及び保護膜１３を形成せずに基材露出部１２が形成されている。

ここで、上述したモータ基板５の製造方法について図４Ａ乃至図４Ｈを参照して説明する。本実施例では、図３Ａのモータ基板５の製造方法について説明する。
図４Ａにおいて、基材（紙フェノール基板、ガラスエポキシ基板など）１４に導体層（銅箔）１５が積層された基板５に、図４Ｂにおいて感光剤（感光レジスト）を塗布して感光層１６を形成する。

図４Ｃにおいて、感光層１６に例えばマスクパターンが形成されたフィルム１７を重ね合わせて紫外線を照射することによりレジストパターンが形成される。そして、基板５からフィルム１７を除去し、図４Ｄにおいて基板５を現像液（例えばアルカリ水溶液）１８に浸漬して露光現像を行なう。次いで、図４Ｅにおいて、基板５をエッチング液１９に浸漬して、感光層１６をエッチングレジストとして用いて露出する導体層をエッチングにより除去してパッド部１０及びパッド部１０に接続する配線部を含む配線パターン１１を形成する。エッチングが終了した基板５は洗浄される。

次に、図４Ｆにおいて、配線パターン１１に積層する感光層１６に紫外線を照射し、図４Ｇにおいて、基板５を現像液１８に浸漬して感光層１６を除去する（或いは感光層１６にレジスト希釈液を吹き付けて除去するようにしてもよい）。最後に図４Ｈにおいて、パッド部１０の周縁部の一部を除いて基板面に保護膜（ソルダレジスト）１３をスクリーン印刷等により形成する。これにより、図３Ａにおいて、パッド部１０の周囲に基板５を形成する基材１４を露出させた基材露出部１２が形成される。

以上により、モータコイル３のリード端部を融点の高い鉛フリーはんだによりパッド部１０と接続しても、配線パターン１１を基材１４に接着する接着剤が気化したり基材１４に含有する水分などが気化したりしてもパッド部１０を浮き上がらせることなく基材露出部１２より気化したガスを外部へ逃がすことができる。また、パッド部１０に接続するリード端にテンションが作用してもパッド部１０が浮き上がり難いため、パッド部１０の基材１４から剥離強度を向上させ、リード端の接続信頼性を向上することができる。

図３Ｂのモータ基板５を製造する場合には、図４Ｃにおいて、感光層１６にマスクパターンを形成してレジストパターンを露光現像する際に、パッド部１０の一部に基材露出部１２が形成されるようにパターンが形成されている点が異なる。よって、図４Ｄにおいて、感光層１６をエッチングレジストとして用いて露出する導体層１５をエッチングにより除去すると、パッド部１０の一部から基材露出部１２に相当する導体層１５が除去されて、基材露出部１２、パッド部１０及びパッド部１０に接続する配線部を含む配線パターン１１が形成される点が異なるほかは図３Ａの場合と同様である。

尚、上述した実施例は、モータコイル３のリード端部が接続されるパッド部１０に基材露出部１２を形成する場合について説明したが、ＩＣチップなどの接続用のパッド部に形成されていても良い。モータ基板はアウターロータ型のＤＣブラシレスモータについて例示したがこれに限定されるものではなく、例えばステッピングモータなどの他のモータについても適用可能である。また、モータ基板５以外の電子部品実装用のプリント基板についても適用することが可能であり、更には口出し線（ハーネス）接続用のパッド部等のテンションが作用する部位に基材露出部を設けると有効であるなど、様々な改変をなしうる。

ＤＣブラシレスモータの固定子の平面図である。 図１のＤＣブラシレスモータの矢印Ａ−Ａ断面図である。 モータ基板のパッド部及び配線パターンの模式説明図である。 モータ基板の製造工程を示す断面説明図である。 従来のモータ基板のパッド部及び配線パターンの模式説明図である。 図５のモータ基板のパッド部及び配線パターンの改良例を示す説明図である。

符号の説明

１ 巻線固定子
２ 固定子コア
３ モータコイル
４ 固定子ハウジング
５ モータ基板
６ ブラケット
７ ボルト
８ ねじ
９ リード端
１０ パッド部
１１ 配線パターン
１２ 基材露出部
１３ レジスト層
１４ 基材
１５ 導体層
１６ 感光層
１７ フィルム
１８ 現像液
１９ エッチング液

Claims (6)

1. 電子部品が基板実装される配線パターンが形成されたプリント基板において、
   配線パターンの一部に電子部品の端子部が電気的に接続されるパッド部及び該パッド部近傍に基板を形成する基材を露出させた基材露出部が形成されていることを特徴とするプリント基板。
2. パッド部の周囲にレジスト層を形成せずに基材露出部が形成されていることを特徴とする請求項１記載のプリント基板。
3. パッド部の一部に導体層及びレジスト層を形成せずに基材露出部が形成されていることを特徴とする請求項１記載のプリント基板。
4. プリント基板はモータ駆動回路が形成されるモータ基板であり、基材露出部はモータコイルのリード端が電気的に接続されるパッド部近傍に形成されていることを特徴とする請求項１記載のプリント基板。
5. 基材に導体層が積層された基板に感光剤を塗布して感光層を形成する工程と、
   感光層にマスクパターンを形成して露光現像する工程と、
   所定のパターンに形成された感光層をエッチングレジストとして用いて露出する導体層をエッチングにより除去してパッド部及びパッド部に接続する配線部を含む配線パターンを形成する工程と、
   基板上に残留する感光層を除去する工程と、
   パッド部及び基材露出部を除いて基板面に保護膜を形成する工程を含むことを特徴とするプリント基板の製造方法。
6. 基材に導体層が積層された基板に感光剤を塗布して感光層を形成する工程と、
   感光層にマスクパターンを形成して露光現像する工程と、
   感光層をエッチングレジストとして用いて露出する導体層をエッチングにより除去して基材露出部を一部に有するパッド部及びパッド部に接続する配線部を含む配線パターンを形成する工程と、
   基板上に残留する感光層を除去する工程と、
   パッド部及び基材露出部を除いて基板面に保護膜を形成する工程を含むことを特徴とするプリント基板の製造方法。

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