JP4582717B2 - Circuit structure - Google Patents
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Description
本発明は、バスバーを備えた回路構成体に関する。 The present invention relates to a circuit structure including a bus bar.
従来より、例えば車両用の電気接続箱に使用される回路構成体として特許文献１記載のものが知られている。このものは、表面に導電路を形成した回路基板とバスバーとを接着剤層を介して積層した構成で、回路基板及びバスバーには電子部品が例えばリフロー方式によってはんだ付けされている。このバスバーは、一般に銅合金製であるが、表面の酸化防止やはんだ付け性の改善を目的として、母材表面に、耐酸化性やはんだ濡れ性に優れた金属（例えばスズなど）からなるメッキ層が形成されている場合がある。
上述のリフロー方式による場合、リフロー炉内の温度は、はんだ付け時間の短縮のため、はんだの溶融温度よりも高い温度に設定されている。すると、例えば、比較的融点の高いはんだを用いた場合には、バスバーが、メッキ層を構成する金属の融点よりも高い温度にまで加熱され、バスバーのメッキ層が溶融してしまう場合がある。このような場合、接着剤層が浮いて、バスバーと接着剤層との間に空気が入り込んでしまう。この結果、バスバーと回路基板との接着強度が不十分になることが懸念される。 In the case of the above reflow method, the temperature in the reflow furnace is set to a temperature higher than the melting temperature of the solder in order to shorten the soldering time. Then, for example, when a solder having a relatively high melting point is used, the bus bar may be heated to a temperature higher than the melting point of the metal constituting the plating layer, and the plating layer of the bus bar may be melted. In such a case, the adhesive layer floats and air enters between the bus bar and the adhesive layer. As a result, there is a concern that the adhesive strength between the bus bar and the circuit board becomes insufficient.
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、バスバーと回路基板とが十分な接着強度を備える回路構成体を提供することを目的とする。 This invention is completed based on the above situations, Comprising: It aims at providing the circuit structure body with which a bus-bar and a circuit board have sufficient adhesive strength.
上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明は、回路構成体であって、金属製の母材の表面にＮｉメッキ層が形成されてなるバスバーと、このバスバーに接着剤層を介して接着される回路基板と、前記バスバー又は前記回路基板に形成された導電路にはんだ付けされた電子部品とを備えてなり、前記Ｎｉメッキ層には、少なくとも前記電子部品又は前記導電路とのはんだ付け部分に、はんだ濡れ性が前記Ｎｉメッキ層よりも良好なＰｄの単体又は合金からなる補助メッキ層が形成されている。 As a means for achieving the above object, the invention of claim 1 is a circuit structure, a bus bar in which a Ni plating layer is formed on the surface of a metal base material, and an adhesive layer on the bus bar a circuit board which is bonded via said bus bars or said circuit conductive path formed on the substrate Ri name and a soldered electronic component, the said Ni plating layer, at least the electronic component or the conductive An auxiliary plating layer made of a simple substance or an alloy of Pd having better solder wettability than the Ni plating layer is formed on the soldered portion with the path .
請求項２の発明は、請求項１記載のものにおいて、前記バスバーのうち前記回路基板が接着された面と反対側の面には、接着剤層を介して放熱部材が接着されていることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the heat dissipating member is bonded to the surface of the bus bar opposite to the surface to which the circuit board is bonded through an adhesive layer. Features.
請求項３の発明は、請求項１または請求項２記載のものにおいて、前記Ｎｉメッキ層の厚さは２．５μｍ以下であることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, the thickness of the Ni plating layer is 2.5 μm or less.
請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載のものにおいて、前記バスバーは、前記母材に前記Ｎｉメッキ層を形成した後に、プレス加工により曲げ形成されていることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the method according to any one of the first to third aspects, the bus bar is formed by bending after forming the Ni plating layer on the base material. It is characterized by that.
＜請求項１の発明＞
ニッケルの融点は１４５５℃であり、例えばＳｎ系各種はんだの融点１１０℃〜３２０℃よりも高いので、はんだ付け時にＮｉメッキ層が溶融することはない。この結果、バスバーと回路基板との間において十分な接着強度を得ることができる。
<Invention of Claim 1>
The melting point of nickel is 1455 ° C., and is higher than, for example, 110 ° C. to 320 ° C. of various Sn-based solders. Therefore, the Ni plating layer does not melt during soldering. As a result, sufficient adhesive strength can be obtained between the bus bar and the circuit board.
また、電子部品又は導電路と、バスバーとは、補助メッキ層を介してはんだ付けされている。この補助メッキ層はＮｉメッキ層よりもはんだ濡れ性が良好な金属からなるので、バスバーのうちＮｉメッキ層が形成された領域で電子部品又は導電路をはんだ付けする場合に比べて、強固にはんだ付けできる。 Further, the electronic component or the conductive path and the bus bar are soldered via an auxiliary plating layer. Since this auxiliary plating layer is made of a metal having better solder wettability than the Ni plating layer, the solder plating is stronger than when soldering electronic parts or conductive paths in the area of the bus bar where the Ni plating layer is formed. Can be attached.
また、補助メッキ層は、Ｎｉよりもはんだ濡れ性が良好なＰｄの単体又は合金からなるから、Ｎｉメッキ層のはんだ濡れ性を向上させることができる。 In addition, since the auxiliary plating layer is made of a simple substance or an alloy of Pd having better solder wettability than Ni, the solder wettability of the Ni plating layer can be improved.
＜請求項２の発明＞
請求項２の発明によれば、はんだ付け時にＮｉメッキ層が溶融することはないので、バスバーと放熱部材との間において十分な接着強度を得ることができる。
<Invention of Claim 2 >
According to the invention of claim 2 , since the Ni plating layer does not melt during soldering, a sufficient adhesive strength can be obtained between the bus bar and the heat dissipation member.
＜請求項３の発明＞
例えば比較的硬い金属からなるメッキ層をバスバー表面に形成した場合、バスバーを曲げ加工すると、メッキ層が割れることが懸念される。
<Invention of Claim 3 >
For example, when a plated layer made of a relatively hard metal is formed on the surface of the bus bar, there is a concern that the plated layer is cracked when the bus bar is bent.
上記の点に鑑み、請求項３の発明では、Ｎｉメッキ層の厚さを２．５μｍ以下とした。これにより、比較的硬いＮｉメッキ層が形成されたバスバーを曲げ加工した場合でも、Ｎｉメッキ層が割れることを防止できる。 In view of the above points, in the invention of claim 3 , the thickness of the Ni plating layer is 2.5 μm or less. Thereby, even when a bus bar on which a relatively hard Ni plating layer is formed is bent, the Ni plating layer can be prevented from cracking.
＜請求項４の発明＞
母材をプレス加工して所定の形状に曲げ形成した後にＮｉメッキ層を形成すると、母材の形状によっては、Ｎｉメッキ層を形成しにくい部位が生じることがある。このような場合には、母材に均一なＮｉメッキ層を形成するために、例えばＮｉメッキ層を形成する際におけるＮｉメッキ浴中での母材の姿勢を工夫するなど、手間がかかる。
<Invention of Claim 4 >
If the Ni plating layer is formed after the base material is pressed and bent into a predetermined shape, a portion where it is difficult to form the Ni plating layer may occur depending on the shape of the base material. In such a case, in order to form a uniform Ni plating layer on the base material, for example, the posture of the base material in the Ni plating bath when forming the Ni plating layer is troublesome.
上記の点に鑑み、請求項４の発明では、プレス成形する前に母材の表面にＮｉメッキ層を形成するので、母材の表面に容易に均一なＮｉメッキ層を形成することが容易に可能となる。 In view of the above points, in the invention of claim 4 , since the Ni plating layer is formed on the surface of the base material before press molding, it is easy to easily form a uniform Ni plating layer on the surface of the base material. It becomes possible.
＜実施形態１＞
本発明に係る回路構成体１０を車両用の電気接続箱１１に適用した実施形態１を図１ないし図４を参照して説明する。この電気接続箱１１は自動車等に搭載されて使用されるものであって、バッテリー（図示せず）と、ヘッドランプ、ワイパ等の図示しない電装品との間に設けられ、バッテリーから供給される電力を各電装品に分配、供給するとともに、これらの電力供給の切り替え等の制御を行う。図１および図２には、本実施形態における電気接続箱１１の斜視図および断面図を示した。
<Embodiment 1>
A first embodiment in which a
電気接続箱１１は、図２に示すように、回路構成体１０と、その回路構成体１０を収容するケース１２とを備えて構成されている。回路構成体１０は、図４に示すように、回路基板１３と、回路基板１３の裏面（図４における下面）に絶縁性の接着剤層１４を介して接着されている複数本のバスバー１５と、回路基板１３の表面側（図４における上面側）に実装されている電子部品１６（例えばリレー等）とを備えて構成されている。回路基板１３の表面（図２における上面）には、プリント配線技術により導電路（図示せず）が所定のパターンで形成されてなる。回路基板１３には所定の位置に開口部１７が形成されている。この開口部１７内にはバスバー１５が露出しており、このバスバー１５が電子部品１６のリード１８が開口部１７内に収容されて、Ｐｂフリーはんだ（図示せず）により電子部品１６のリード１８とはんだ付けにより接続されることで、電子部品１６とバスバー１５とが電気的に接続されている。
As shown in FIG. 2, the
回路基板１３の裏面に接着されているバスバー１５は、導電性に優れた金属板をプレス成形することで所定形状に曲げ形成されてなり、電力回路を形成する。図３に示すように、各バスバー１５のうち図３における右奥側の端縁には、例えばヒューズ（図示せず）等の電気部品の接続部を挿入して接続するためのヒューズ用端子１９が設けられており、左手前側の端縁には、後述する第２コネクタハウジング２０内に挿入されてコネクタの端子金具として機能するタブ部２１が設けられている。
The
回路構成体１０を収容するケース１２は、図２に示すように、枠体２２と、枠体２２に対しその裏面側の開口を塞ぐように固着されている放熱板２３と、枠体２２に対しその表面側（放熱板２３とは反対側）の開口を塞ぐように組み付けられているカバー２４とを備えている。
As shown in FIG. 2, the
枠体２２は合成樹脂等の絶縁材料からなり、枠本体２２Ａと、補助枠体２２Ｂとの２部品を合体させて構成され、回路基板１３の周縁に沿って回路構成体１０を全周に亘り連続して包囲するように形成されている。補助枠体２２Ｂおよび枠本体２２Ａ、すなわち枠体２２は、接着剤層１４により放熱板２３の表面に固着されている。また、図４に示すように、放熱板２３は、バスバー１５の裏面（図４における下面）に絶縁性の接着剤層１４を介して接着されている。
The
放熱板２３は金属製であって（例えばアルミニウムの表面をアルマイト処理したもの）、回路基板１３と概ね相似形であるとともに回路基板１３よりも一回り大きい形状をなす板本体２３Ａと（図３参照）、板本体２３Ａのうち図２における右端縁から裏面側右方へ段差状に延出する板状のブラケット２３Ｂとを一体に有する。本実施形態の電気接続箱１１はブラケット２３Ｂを介してボルト（図示せず）により車体に固定される。
The
また、枠体２２のうち図２の右側には第１コネクタハウジング２５が組み付けられ、図２の左側には第２コネクタハウジング２０が組み付けられ、両コネクタハウジング２０，２５は図２において左向きに開口している。
Further, the
さて、図４に示すように、バスバー１５は、金属製の母材２６の表裏両面にＮｉメッキ層２７が形成されてなる。このニッケルの融点は１４５５℃であり、例えばＳｎ系各種はんだの融点１１０℃〜３２０℃よりも高い。このため、電子部品１６と、回路基板１３又はバスバー１５とを、はんだ付けした場合でも、Ｎｉメッキ層２７が溶融しないようになっている。この結果、母材２６と接着剤層１４との界面に空気が入り込むことを防止できるので、バスバー１５と回路基板１３又は、バスバー１５と放熱板２３との接着強度の向上を図ることができるようになっている。なお、本実施形態においては、母材２６の表裏両面に形成されたＮｉメッキ層２７の厚さ寸法は、０．５μｍ（片面のみの厚さ）であった。
Now, as shown in FIG. 4, the
上記の母材２６は、導電性を有する金属であれば任意の金属を用いることが可能であり、導電性に優れることから、銅、又は銅合金が好ましい。銅合金としては、銅にスズ、クロム、亜鉛、ケイ素、ニッケル、リン、鉄等から選ばれる一種又は二種以上を含有させたものを用いることができる。
As the
上記のＮｉメッキ層２７は、例えば、無電解メッキ法、電気メッキ法、又は溶融した金属中に母材２６を浸漬する方法など、公知の手段により形成することができる。
The
Ｎｉメッキ層２７の、片面のみの厚さ寸法は、０．３μｍ〜２．５μｍが好ましい。Ｎｉメッキ層２７が０．３μｍよりも薄いと、Ｎｉメッキ層２７にピンホールが発生するおそれがあるので好ましくない。また、２．５μｍよりも厚いと、バスバー１５を曲げ加工したときにＮｉメッキ層２７に割れが発生するおそれがあるので好ましくない。Ｎｉメッキ層２７の厚さが１．０μｍ以下であると、Ｎｉメッキ層２７の割れが一層防止されるので、より好ましい。
The thickness dimension of only one side of the
続いて、本実施形態に係る電気接続箱１１の製造方法について説明する。まず、銅合金からなる板状の母材の２６表裏両面に電気メッキ法により、Ｎｉメッキ層２７を形成する。この板材をプレス加工により打抜き形成すると共に、所定形状に曲げ形成することでバスバー１５を形成する。
Then, the manufacturing method of the
バスバー１５を曲げ形成すると、バスバー１５の形状によっては、均一なＮｉメッキ層２７を形成しにくい場合がある。このような場合に、母材２６をプレス加工による曲げ形成した後にＮｉメッキ層２７を形成しようとすると、例えばメッキ工程において、メッキ浴中での母材２６の姿勢を工夫する必要があるなど、手間がかかる。上記の点を鑑み、本実施形態においては、母材２６の表面にＮｉメッキ層２７を形成した後にプレス加工により打抜き形成、及び曲げ形成する構成としたから、バスバー１５の製造工程を効率化できる。
When the
次に、回路基板１３の裏面側（図４における下面側）に、接着剤層１４を介してバスバー１５を接着する。この接着剤層１４は、例えば両面に接着剤を塗布した樹脂フィルムからなる接着シートでもよく、また、回路基板１３の裏面又はバスバー１５の表面（図４における上面側）に接着剤を塗布してもよい。その後、回路基板１３とバスバー１５との積層体をプレスする。このプレス工程は、加熱プレスでもよいし、また、室温によるプレスでもよい。
Next, the
続いて、バスバー１５の裏面側（図４における下面側）に、接着剤層１４を介して放熱板２３を接着する。この接着剤層１４は、上述したように、例えば両面に接着剤を塗布した樹脂フィルムからなる接着シートでもよく、また、バスバー１５の裏面又は放熱板２３の表面（図４における上面側）に接着剤を塗布してもよい。その後、回路基板１３、バスバー１５、及び放熱板２３の積層体をプレスした。このプレス工程は、加熱プレスでもよいし、また、室温によるプレスでもよい。
Subsequently, the
次に、回路基板１３及びバスバー１５の所定の位置に、例えばスクリーン印刷技術により、例えばクリーム状のＰｂフリーはんだ（いわゆるクリームはんだ）であって、溶融温度が例えば２１０℃〜２４０℃のものを塗工する。その後、電子部品１６のリード１８と、Ｐｂフリーはんだが塗工された領域とが整合するようにして、電子部品１６を回路基板１３上に載置する。この状態で、図示しないリフロー炉内に回路構成体１０を収容し、Ｐｂフリーはんだが溶融する温度まで加熱した後、冷却することで、回路基板１３及びバスバー１５と、電子部品１６とをはんだ付けする。
Next, for example, cream-like Pb-free solder (so-called cream solder) having a melting temperature of, for example, 210 ° C. to 240 ° C. is applied to predetermined positions of the
本実施形態で用いたＰｂフリーはんだの溶融温度は２１０℃〜２４０℃なので、リフロー炉内は、少なくとも上記温度に加熱される。一方、バスバー１５に形成されたＮｉメッキ層２７を形成するニッケルの融点は１４５５℃なので、上記の温度まで加熱されたリフロー炉内においても溶融することはない。この結果、母材２６とＮｉメッキ層２７との接着力が低下するのを防止できるから、Ｐｂフリーはんだのはんだ付け時においても、バスバー１５と回路基板１３との接着強度、及び、バスバー１５と放熱板２３との間の接着強度が十分な強度を有することが可能となる。
Since the melting temperature of the Pb-free solder used in this embodiment is 210 ° C. to 240 ° C., the inside of the reflow furnace is heated to at least the above temperature. On the other hand, since the melting point of nickel forming the
次に、放熱板２３に対して回路構成体１０側から枠本体２２Ａ及び補助枠体２２Ｂを接近させつつ組み付け、補助枠体２２Ｂと放熱板２３並びに補助枠体２２Ｂと枠本体２２Ａをとそれぞれ接着剤（図示せず）により固着して、枠体２２を形成する。
Next, the
こうして回路基板１３を全周に亘って包囲する枠体２２が構成されると共に、回路基板１３とバスバー１５とを裏面側から覆う放熱板２３が枠体２２に固定された後、枠体２２と放熱板２３とによって構成された凹部内に、回路基板１３の全体と、回路基板１３と電子部品１６との接触部分を覆う充填材（図示せず）を注入する。これにより、回路基板１３とバスバー１５と電子部品１６との導通部分に対する浸水や異物の干渉を防止できる。
In this way, the
そして、第２コネクタハウジング２０を枠本体２２Ａに組み付けるとともに、第２コネクタハウジング２０と枠本体２２Ａとをビスにより組付け状態にロックする。
Then, the
この後、補助枠体２２Ｂに対して第１コネクタハウジング２５を組み付け、最後に、カバー２４を取り付ける。
Thereafter, the
続いて、本実施形態の作用、効果について説明する。本実施形態においては、銅合金からなる母材２６の表面には、Ｎｉメッキ層２７を形成した。このニッケルの融点は１４５５℃であり、例えばＳｎ系各種はんだの融点１１０℃〜３２０℃よりも高いので、はんだの溶融温度よりも高い温度ではんだ付けを行った場合でもＮｉメッキ層２７は溶融しない。この結果、母材２６とＮｉメッキ層２７との接着強度が低下しないので、バスバー１５と回路基板１３、及びバスバー１５と放熱板２３との間において、十分な接着強度を得ることができる。
Then, the effect | action and effect of this embodiment are demonstrated. In the present embodiment, the
また、ニッケルは比較的硬いので、Ｎｉメッキ層２７が形成されたバスバー１５を曲げ加工すると、Ｎｉメッキ層２７が割れることが懸念される。
Further, since nickel is relatively hard, there is a concern that the
上記の点に鑑み、本実施形態では、Ｎｉメッキ層２７の厚さを０．５μｍとした。これにより、バスバー１５を曲げ加工した場合でも、Ｎｉメッキ層２７が割れることを防止できる。
In view of the above points, in the present embodiment, the thickness of the
＜実施形態２＞
続いて、実施形態２について図５を参照して説明する。回路基板１３には所定の位置に開口部１７が形成されている。この開口部１７内にはバスバー１５が露出しており、このバスバー１５が電子部品１６のリード１８が開口部１７内に収容されて、Ｐｂフリーはんだ３１により電子部品１６のリード１８とはんだ付けにより接続されることで、電子部品１６とバスバー１５とが電気的に接続されている。バスバー１５のうち電子部品１６のリード１８とのはんだ付け部分には、Ｎｉメッキ層２７の表面に、さらに補助メッキ層３０が形成されており、電子部品１６のリード１８は、この補助メッキ層３０と、はんだ付けされている。
<Embodiment 2>
Next, Embodiment 2 will be described with reference to FIG. An
一方、バスバー１５のうち電子部品１６のリード１８とのはんだ付け部分と異なる部分には、補助メッキ層３０は形成されていない。このため、回路基板１３及び放熱板２３は、接着剤層１４を介して、バスバー１５のＮｉメッキ層２７と接着されている。
On the other hand, the
本実施形態は、上記以外は実施形態１と略同一の構成であり、同一部材には同一符号を付して重複する説明を省略する。 Except for the above, the present embodiment has substantially the same configuration as that of the first embodiment, and the same members are denoted by the same reference numerals and redundant description is omitted.
Ｎｉメッキ層２７の表面に、Ｎｉに比べてはんだ濡れ性が良好な金属からなる補助メッキ層３０を形成することにより、Ｎｉメッキ層２７のはんだ濡れ性を改善することができる。上記の補助メッキ層３０は、電解メッキ法、無電解メッキ法、溶融メッキ法等、公知の方法を用いて形成することが可能である。補助メッキ層３０を形成する金属としては、Ｎｉに比べてはんだ濡れ性が良好な金属であれば任意の金属を用いることが可能であり、Ｃｕ、Ａｕ、Ｐｄ、Ａｇ等から単体で、又は複数を組み合わせ合金として用いるのが好ましく、Ａｕ、Ｐｄ，Ａｇから単体で、又は複数を組み合わせて合金として用いるのがより好ましく、Ａｕ、Ｐｄから単体で、又は合金として用いるのが特に好ましい。
By forming the
補助メッキ層３０の厚さは０．０１μｍ〜０．１μｍが好ましい。０．０１μｍよりも薄いと、ピンホールが発生しやすくなるので好ましくない。また、０．１μｍよりも厚いと、はんだと補助メッキ層３０との界面に比較的脆い金属間化合物が形成されるため、はんだと補助メッキ層３０との界面の強度が低下する。この結果、接続性が低下するので好ましくない。
The thickness of the
本実施形態では、Ｎｉメッキ層２７の表面に電解めっき法により、Ａｕからなる補助メッキ層３０を形成してなり、この補助メッキ層３０の厚さは０．０１μｍ〜０．１μｍである。
In the present embodiment, an
続いて、本実施形態の作用、効果について説明する。まず、補助メッキ層３０はバスバー１５のうち電子部品１６のリード１８とのはんだ付け部分に形成されており、この補助メッキ層３０は、Ｎｉよりもはんだ濡れ性が良好なＡｕからなるから、バスバー１５のはんだ濡れ性を向上させることができる。また、例えばバスバー１５の全面に補助メッキ層３０が形成される場合に比べて、コスト上昇を抑えることができる。さらに、ＡｕはＮｉに比べて耐酸化性が良好なので、バスバー１５の耐酸化性も向上させることができる。
Then, the effect | action and effect of this embodiment are demonstrated. First, the
また、上述したように、回路基板１３及び放熱板２３は、接着剤層１４を介して、バスバー１５のＮｉメッキ層２７と接着されている。ＮｉはＡｕに比べて機械的強度に優れているので、Ａｕからなる補助メッキ層３０をバスバー１５の全面に形成し、回路基板１３及び放熱板２３を、接着剤層１４を介してバスバー１５の補助メッキ層３０と接着する場合に比べて、回路基板１３及び放熱板２３と、バスバー１５との接着強度を向上させることができる。
Further, as described above, the
（バスバーと回路基板との接着強度評価１）
以下に、バスバー１５と回路基板１３との接着強度についてのモデル実験を行った。このモデル実験により、Ｎｉメッキ層２８が形成されたバスバー１５と回路基板１３との接着強度の向上が認められた。
＜試験片１−１＞
幅２５ｍｍ、長さ１００ｍｍ、厚さ０．６４ｍｍの銅合金（銅及びＺｎからなる合金）製の金属板材（本発明に係る母材に該当）に、電気メッキ法により、厚さ０．３μｍ〜０．８μｍのＮｉメッキを施した。この金属板材の一方の端部のうち、幅２５ｍｍ、長さ１２．５ｍｍの領域を接着領域とし、この接着領域に、厚さ２５μｍの樹脂フィルムの両面に接着剤を塗布した接着シート（本発明の接着剤層に該当）を貼付した。一方、エポキシ樹脂からなる厚さ０．５ｍｍの絶縁基板（本発明に係る回路基板に該当）を、幅２５ｍｍ、長さ１００ｍｍに切断し、この絶縁基板の一方の端部のうち、幅２５ｍｍ、長さ１２．５ｍｍの領域を接着領域とした。Ｎｉメッキを施した金属板材に貼付した接着シートの上に、上記した絶縁基板の接着領域を積層し、接着剤の硬化条件に従って、所定温度、所定圧力、所定時間で熱プレスすることで金属板材と絶縁基板とを接着した。
(Evaluation of adhesion strength between bus bar and circuit board 1)
A model experiment on the adhesive strength between the
<Test piece 1-1>
A metal plate material (corresponding to the base material according to the present invention) made of a copper alloy (an alloy composed of copper and Zn) having a width of 25 mm, a length of 100 mm, and a thickness of 0.64 mm is formed by electroplating to a thickness of 0.3 μm to 0.8 μm Ni plating was applied. An adhesive sheet in which an area of 25 mm in width and 12.5 mm in length is used as an adhesion area in one end of the metal plate, and an adhesive is applied to both sides of a resin film having a thickness of 25 μm. (Applicable to the adhesive layer). On the other hand, an insulating substrate made of epoxy resin and having a thickness of 0.5 mm (corresponding to the circuit board according to the present invention) is cut into a width of 25 mm and a length of 100 mm, and one end of the insulating substrate has a width of 25 mm, A region having a length of 12.5 mm was defined as a bonding region. On the adhesive sheet affixed to the Ni-plated metal plate, the adhesive region of the insulating substrate described above is laminated, and the metal plate material is hot-pressed at a predetermined temperature, a predetermined pressure, and a predetermined time according to the curing conditions of the adhesive. And the insulating substrate were bonded.
上記のようにして作製した試験片１−１に対して、荷重速度１ｍｍ／分で引張せん断試験を行った。このときの試験片１−１の引張せん断強度は、７．５ＭＰａであった。 A tensile shear test was performed on the test piece 1-1 produced as described above at a load speed of 1 mm / min. The tensile shear strength of the test piece 1-1 at this time was 7.5 MPa.
続いて、リフローはんだ付け時における加熱を想定して、上記と同様にして作製した試験片１−１をリフロー炉内に収容し、リフロー時の加熱に対応する温度２６０℃、加熱時間１分で加熱した。上記のように加熱処理を行った試験片１−１に対して、荷重速度１ｍｍ／分で引張せん断試験を行った。このときの試験片１−１の引張せん断強度は、６．５ＭＰａであった。 Subsequently, assuming heating at the time of reflow soldering, the test piece 1-1 produced in the same manner as described above is housed in a reflow furnace, and the temperature corresponding to the heating at the time of reflow is 260 ° C., and the heating time is 1 minute. Heated. A tensile shear test was performed at a load speed of 1 mm / min on the test piece 1-1 subjected to the heat treatment as described above. At this time, the tensile shear strength of the test piece 1-1 was 6.5 MPa.
＜試験片１−２＞
金属板材の表面にスズメッキ層を形成し、その後、所定温度、所定時間でエージングすることで金属板材とスズメッキ層との界面にスズ−銅の合金層を形成した以外は、試験片１−１と同様にして試験片１−２を作製した。この試験片１−２においては、メッキ層の表面にはスズメッキ層が存在するようになっている。
<Test piece 1-2>
Except that a tin plating layer was formed on the surface of the metal plate, and then aged at a predetermined temperature for a predetermined time, thereby forming a tin-copper alloy layer at the interface between the metal plate and the tin plating layer. Test piece 1-2 was produced in the same manner. In this test piece 1-2, a tin plating layer is present on the surface of the plating layer.
上記のようにして作製した試験片１−２に対して、試験片１−１と同様にして引張せん断試験を行った。このときの試験片１−２の引張せん断強度は、７．４ＭＰａであった。 A tensile shear test was performed on the test piece 1-2 produced as described above in the same manner as the test piece 1-1. The tensile shear strength of the test piece 1-2 at this time was 7.4 MPa.
また、試験片１−２に対して、リフローはんだ付け時における加熱を想定して、リフロー炉内に収容し、リフロー時の加熱に対応する温度２６０℃、加熱時間１分で加熱し、その後、試験片１−１と同様にして引張せん断試験を行った。このように加熱処理を行った試験片１−２の引張せん断強度は、０．３ＭＰａであった。 Also, for the test piece 1-2, assuming heating at the time of reflow soldering, it is housed in a reflow furnace, heated at a temperature of 260 ° C. corresponding to heating at the time of reflow, and a heating time of 1 minute, A tensile shear test was performed in the same manner as for the test piece 1-1. The tensile shear strength of the test piece 1-2 subjected to the heat treatment in this manner was 0.3 MPa.
上記の結果を表１にまとめた。 The results are summarized in Table 1.
表１に示すように、金属板材の表面に形成されたメッキ層がスズ、及びスズ−銅合金からなる試験片１−２においては、リフロー炉による加熱のために、メッキ層の表面側に形成されたスズメッキ層が溶融した結果、金属板材と絶縁基板との間の接着強度は、加熱前（７．４ＭＰａ）に比べて、著しく低くなったと考えられる（０．３ＭＰａ）。これに対して、金属板材の表面に形成されたメッキ層がニッケルからなる試験片１−１においては、リフロー炉による加熱を行ってもメッキ層が溶融しないため、金属板材と絶縁基板との間の接着強度は、加熱前（７．５ＭＰａ）と比較して、十分に高い水準で維持されたと考えられる（６．５ＭＰａ）。 As shown in Table 1, in the test piece 1-2 in which the plating layer formed on the surface of the metal plate material is made of tin and a tin-copper alloy, it is formed on the surface side of the plating layer for heating by the reflow furnace. As a result of the melted tin plating layer, the adhesive strength between the metal plate and the insulating substrate is considered to be significantly lower (0.3 MPa) than before heating (7.4 MPa). On the other hand, in the test piece 1-1 in which the plating layer formed on the surface of the metal plate is made of nickel, the plating layer does not melt even when heated by a reflow furnace. It is considered that the adhesive strength was maintained at a sufficiently high level (6.5 MPa) as compared with that before heating (7.5 MPa).
（バスバーと回路基板との接着強度評価２）
続いて、バスバー１５の表面に形成されたＮｉメッキ層の表面に、更に他の金属からなるメッキ層を形成したものと、回路基板１３との接着強度についてのモデル実験を行った。
＜試験片２−１＞
幅２５ｍｍ、長さ１００ｍｍ、厚さ０．６４ｍｍの銅合金（銅及びＺｎからなる合金）製の金属板材に、電気メッキ法により、厚さ０．５μｍ〜１．０μｍのＮｉメッキ層を形成した。このＮｉメッキ層の表面に、更に電解めっき法により、厚さ０．０１μｍ〜０．１μｍのＡｕメッキ層を形成した。この金属板材の一方の端部のうち、幅２５ｍｍ、長さ１２．５ｍｍの領域を接着領域とし、この接着領域に、厚さ２５μｍの樹脂フィルムの両面に接着剤を塗布した接着シートを貼付した。一方、エポキシ樹脂からなる厚さ１．６ｍｍの絶縁基板を、幅２５ｍｍ、長さ１００ｍｍに切断し、この絶縁基板の一方の端部のうち、幅２５ｍｍ、長さ１２．５ｍｍの領域を接着領域とした。上記のようにメッキ層を形成した金属板材に貼付した接着シートの上に、上記した絶縁基板の接着領域を積層し、接着剤の硬化条件に従って、所定温度、所定圧力、所定時間で熱プレスすることで金属板材と絶縁基板とを接着した。
(Evaluation of adhesive strength between bus bar and circuit board 2)
Subsequently, a model experiment was carried out on the adhesion strength between the
<Test specimen 2-1>
An Ni plating layer having a thickness of 0.5 μm to 1.0 μm was formed by electroplating on a metal plate made of a copper alloy (alloy made of copper and Zn) having a width of 25 mm, a length of 100 mm, and a thickness of 0.64 mm. . An Au plating layer having a thickness of 0.01 μm to 0.1 μm was further formed on the surface of this Ni plating layer by electrolytic plating. Of one end of the metal plate, an area having a width of 25 mm and a length of 12.5 mm was used as an adhesive area, and an adhesive sheet in which an adhesive was applied to both sides of a resin film having a thickness of 25 μm was attached to the adhesive area. . On the other hand, an insulating substrate made of epoxy resin and having a thickness of 1.6 mm is cut into a width of 25 mm and a length of 100 mm, and an area having a width of 25 mm and a length of 12.5 mm is bonded to one end of the insulating substrate. It was. The adhesive region of the insulating substrate described above is laminated on the adhesive sheet affixed to the metal plate material on which the plating layer is formed as described above, and hot pressed at a predetermined temperature, a predetermined pressure, and a predetermined time according to the curing conditions of the adhesive. Thus, the metal plate material and the insulating substrate were bonded.
続いて、リフローはんだ付け時における加熱を想定して、上記のように作製した試験片２−１をリフロー炉内に収容し、リフロー時の加熱に対応する温度２６０℃、加熱時間１分で加熱した。上記のように加熱処理を行った試験片２−１に対して、荷重速度１ｍｍ／分で引張せん断試験を行った。このときの試験片２−１の引張せん断強度は、１０．９８ＭＰａであった。 Subsequently, assuming heating at the time of reflow soldering, the test piece 2-1 produced as described above is accommodated in a reflow furnace, and heated at a temperature of 260 ° C. corresponding to heating at the time of reflow and heating time of 1 minute. did. A tensile shear test was performed at a load speed of 1 mm / min on the test piece 2-1 subjected to the heat treatment as described above. The tensile shear strength of the test piece 2-1 at this time was 10.98 MPa.
＜試験片２−２＞
金属板材の表面に形成したＮｉメッキ層の表面に、更に電解めっき法により、厚さ０．０１μｍ〜０．１μｍのＰｄメッキ層を形成したこと以外は、試験片２−１と同様にして試験片２−２を作製し、また、試験片２−１と同様の条件で引張せん断試験を行った。このときの試験片２−２の引張せん断強度は４．１５ＭＰａであった。
<Test specimen 2-2>
Tested in the same manner as the test piece 2-1, except that a Pd plating layer having a thickness of 0.01 μm to 0.1 μm was further formed by electrolytic plating on the surface of the Ni plating layer formed on the surface of the metal plate material. A piece 2-2 was prepared, and a tensile shear test was performed under the same conditions as the test piece 2-1. The tensile shear strength of the test piece 2-2 at this time was 4.15 MPa.
＜試験片２−３＞
比較のため、Ｎｉメッキ層の表面にＡｕメッキ層を形成しなかったこと以外は、試験片２−１と同様にして、試験片２−３を作製し、試験片２−１と同様の条件で引張せん断試験を行った。このときの試験片２−３の引張せん断強度は１０．５８ＭＰａであった。
<Test piece 2-3>
For comparison, a test piece 2-3 was prepared in the same manner as the test piece 2-1, except that no Au plating layer was formed on the surface of the Ni plating layer, and the same conditions as the test piece 2-1. A tensile shear test was performed. The tensile shear strength of the test piece 2-3 at this time was 10.58 MPa.
上記したように、Ｎｉメッキ層の表面にさらにＡｕメッキ（試験片２−１）又はＰｄメッキを施した場合（試験片２−２）でも、リフロー炉による加熱後も、金属板材と絶縁基板との間の接着強度は、Ｎｉメッキ層のみが形成された場合（試験片２−３）と同様に、十分に高い水準で維持されることが分かった。これにより、仮に、補助メッキ層が、電子部品のはんだ付け部分からはみ出してバスバーと回路基板との接着領域にまで形成された場合でも、回路基板とバスバーとの接着強度が低下することを防止できることが確認された。 As described above, even when the surface of the Ni plating layer is further subjected to Au plating (test piece 2-1) or Pd plating (test piece 2-2), the metal plate material and the insulating substrate are heated and heated in the reflow furnace. It was found that the adhesive strength between the two was maintained at a sufficiently high level as in the case where only the Ni plating layer was formed (test piece 2-3). As a result, even if the auxiliary plating layer protrudes from the soldered portion of the electronic component to the bonding area between the bus bar and the circuit board, it is possible to prevent the adhesive strength between the circuit board and the bus bar from decreasing. Was confirmed.
また、Ａｕ及びＰｄはＮｉに比べてはんだとの濡れ性が優れているので、Ｎｉメッキ層の表面にＡｕ又はＰｄからなるメッキ層を形成することで、バスバーと電子部品とのリードとをはんだ付けする際の、はんだの濡れ性を向上させることができる。また、耐酸化性、防食性を向上させることができる。 Since Au and Pd have better wettability with solder than Ni, by forming a plated layer made of Au or Pd on the surface of the Ni plated layer, the bus bar and the lead of the electronic component are soldered. Solder wettability can be improved during application. Moreover, oxidation resistance and corrosion resistance can be improved.
（バスバーと放熱板との接着強度評価）
続いて、バスバー１５の表面にＮｉメッキ層を形成し、このＮｉメッキ層の表面に更に他の金属からなるメッキ層を形成したものと、放熱板２３との接着強度についてのモデル実験を行った。
＜試験片３−１＞
幅２５ｍｍ、長さ１００ｍｍ、厚さ０．６４ｍｍの銅合金（銅及びＺｎからなる合金）製の金属板材に、電気メッキ法により、厚さ０．５μｍ〜１．０μｍのＮｉメッキ層を形成した。このＮｉメッキ層の表面に、更に電解めっき法により、厚さ０．０１μｍ〜０．１μｍのＡｕメッキ層を形成した。この金属板材の一方の端部のうち、幅２５ｍｍ、長さ１２．５ｍｍの領域を接着領域とし、この接着領域に、接着剤を塗布した。一方、厚さ２．０ｍｍのアルマイト板（アルミニウム板の表面をアルマイト処理したものであって、本発明にかかる放熱板に該当）を、幅２５ｍｍ、長さ１００ｍｍに切断し、このアルマイト板の一方の端部のうち、幅２５ｍｍ、長さ１２．５ｍｍの領域を接着領域とした。上記のようにメッキ層を形成した金属板材に塗布した接着剤の上に、上記したアルマイト板の接着領域を積層し、接着剤の硬化条件に従って、所定温度、所定圧力、所定時間で熱プレスすることで金属板材とアルマイト板とを接着した。
(Evaluation of bond strength between bus bar and heat sink)
Subsequently, a model experiment was conducted with respect to the bonding strength between the
<Test specimen 3-1>
An Ni plating layer having a thickness of 0.5 μm to 1.0 μm was formed by electroplating on a metal plate made of a copper alloy (alloy made of copper and Zn) having a width of 25 mm, a length of 100 mm, and a thickness of 0.64 mm. . An Au plating layer having a thickness of 0.01 μm to 0.1 μm was further formed on the surface of this Ni plating layer by electrolytic plating. An area having a width of 25 mm and a length of 12.5 mm was used as an adhesion area in one end of the metal plate, and an adhesive was applied to the adhesion area. On the other hand, an anodized plate having a thickness of 2.0 mm (the surface of the aluminum plate is anodized and corresponds to a heat sink according to the present invention) is cut into a width of 25 mm and a length of 100 mm. Of these ends, an area having a width of 25 mm and a length of 12.5 mm was defined as an adhesion area. The adhesive region of the alumite plate described above is laminated on the adhesive applied to the metal plate material on which the plating layer is formed as described above, and hot pressed at a predetermined temperature, a predetermined pressure, and a predetermined time according to the curing conditions of the adhesive. The metal plate material and the anodized plate were bonded together.
続いて、リフローはんだ付け時における加熱を想定して、上記のように作製した試験片２−１をリフロー炉内に収容し、リフロー時の加熱に対応する温度２６０℃、加熱時間１分で加熱した。上記のように加熱処理を行った試験片３−１に対して、荷重速度１ｍｍ／分で引張せん断試験を行った。このときの試験片３−１の引張せん断強度は、２．０５ＭＰａであった。 Subsequently, assuming heating at the time of reflow soldering, the test piece 2-1 produced as described above is accommodated in a reflow furnace, and heated at a temperature of 260 ° C. corresponding to heating at the time of reflow and heating time of 1 minute. did. A tensile shear test was performed at a load speed of 1 mm / min on the test piece 3-1 subjected to the heat treatment as described above. The tensile shear strength of the test piece 3-1 at this time was 2.05 MPa.
＜試験片３−２＞
金属板材の表面に形成したＮｉメッキ層の表面に、更に電解めっき法により、厚さ０．０１μｍ〜０．１μｍのＰｄメッキ層を形成したこと以外は、試験片３−１と同様にして試験片３−２を作製し、また、試験片３−１と同様の条件で引張せん断試験を行った。このときの試験片３−２の引張せん断強度は５．９３ＭＰａであった。
<Test piece 3-2>
Tested in the same manner as the test piece 3-1, except that a Pd plating layer having a thickness of 0.01 μm to 0.1 μm was further formed by electrolytic plating on the surface of the Ni plating layer formed on the surface of the metal plate material. A piece 3-2 was prepared, and a tensile shear test was performed under the same conditions as the test piece 3-1. The tensile shear strength of the test piece 3-2 at this time was 5.93 MPa.
＜試験片３−３＞
比較のため、Ｎｉメッキ層の表面にＡｕメッキ層を形成しなかったこと以外は、試験片３−１と同様にして、試験片３−３を作製し、試験片３−１と同様の条件で引張せん断試験を行った。このときの試験片３−３の引張せん断強度は４．０９ＭＰａであった。
<Test specimen 3-3>
For comparison, a test piece 3-3 was prepared in the same manner as the test piece 3-1, except that no Au plating layer was formed on the surface of the Ni plating layer, and the same conditions as the test piece 3-1. A tensile shear test was performed. The tensile shear strength of the test piece 3-3 at this time was 4.09 MPa.
上記したように、Ｎｉメッキ層の表面にさらにＡｕメッキ（試験片３−１）又はＰｄメッキを施した場合（試験片３−２）でも、リフロー炉による加熱後も、金属板材と絶縁基板との間の接着強度は、Ｎｉメッキ層のみが形成された場合（試験片３−３）と同様に、十分に高い水準で維持されることが分かった。これにより、仮に、補助メッキ層が、電子部品のはんだ付け部分からはみ出してバスバーと放熱板との接着領域にまで形成された場合でも、放熱板とバスバーとの接着強度が低下することを防止できることが確認された。 As described above, even when the surface of the Ni plating layer is further subjected to Au plating (test piece 3-1) or Pd plating (test piece 3-2), the metal plate material and the insulating substrate are heated and heated in the reflow furnace. It was found that the adhesive strength between the two was maintained at a sufficiently high level as in the case where only the Ni plating layer was formed (test piece 3-3). As a result, even if the auxiliary plating layer protrudes from the soldered portion of the electronic component to the bonding area between the bus bar and the heat sink, it is possible to prevent the adhesive strength between the heat sink and the bus bar from decreasing. Was confirmed.
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
<Other embodiments>
The present invention is not limited to the embodiments described with reference to the above description and drawings. For example, the following embodiments are also included in the technical scope of the present invention.
（１）バスバー１５を曲げ加工しない場合や、バスバー１５を曲げ加工した後にＮｉメッキする場合には、Ｎｉメッキ層２７の厚さ寸法は２．５μｍよりも大きくてもよい。
(1) When the
（２）本実施形態においては、バスバー１５又は回路基板１３と、電子部品１６とはリフローはんだ付けにより接続する構成としたが、これに限られず、はんだごてによりはんだ付けを行ってもよい。
(2) In this embodiment, the
（３）本実施形態においては、母材２６にＮｉメッキ層２７を形成した後に、プレス加工してバスバー１５を形成したが、例えば、各バスバー１５が平面状をなす形状とした場合など、母材２６の表面に均一なＮｉメッキ層２７を容易に形成できる場合には、母材２６をプレス加工して各バスバー１５を切断、曲げ加工した後に、Ｎｉメッキ層２７を形成してもよい。
(3) In this embodiment, after forming the
（４）本実施形態においては、電子部品１６としてリレーを用いたが、これに限られず、半導体スイッチング素子、抵抗素子等、他の電子部品１６を用いた場合でも、本発明を適用できる。
(4) Although the relay is used as the
（５）実施形態２では、バスバー１５のうち電子部品１６とのはんだ付け部分にのみ補助メッキ層３０を形成する構成としたが、これに限られず、バスバー１５のうち回路基板１３とのはんだ付け部分にのみ補助メッキ層３０を形成する構成としてもよく、また、バスバー１５と電子部品１６とのはんだ付け部分及びバスバー１５と回路基板１３とのはんだ付け部分の双方に補助メッキ層３０が形成されていてもよい。これにより、コスト削減を図ると共に、バスバー１５と回路基板１３及び放熱板２３との接着強度を向上できる。
(5) In the second embodiment, the
１０…回路構成体
１３…回路基板
１４…接着剤層
１５…バスバー
１６…電子部品
２３…放熱板
２６…母材
２７…Ｎｉメッキ層
３０…補助メッキ層
DESCRIPTION OF
Claims (4)
このバスバーに接着剤層を介して接着される回路基板と、
前記バスバー又は前記回路基板に形成された導電路にはんだ付けされた電子部品とを備えてなり、
前記Ｎｉメッキ層には、少なくとも前記電子部品又は前記導電路とのはんだ付け部分に、はんだ濡れ性が前記Ｎｉメッキ層よりも良好なＰｄの単体又は合金からなる補助メッキ層が形成されている回路構成体。 A bus bar in which a Ni plating layer is formed on the surface of a metal base material;
A circuit board bonded to the bus bar via an adhesive layer;
Ri Na and a soldered electronic component to the bus bar or conductive path formed on the circuit board,
A circuit in which an auxiliary plating layer made of a simple substance or an alloy of Pd having better solder wettability than the Ni plating layer is formed on the Ni plating layer at least in a soldering portion with the electronic component or the conductive path. Construct.
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