CN105555022B

CN105555022B - 印刷电路板、电源装置、成像装置和印刷电路板制造方法

Info

Publication number: CN105555022B
Application number: CN201610132812.0A
Authority: CN
Inventors: 长崎修; 饭田将道; 真野宏
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2011-06-29
Filing date: 2012-06-26
Publication date: 2020-07-28
Anticipated expiration: 2032-06-26
Also published as: EP2900042B1; KR101527631B1; EP2542040B1; CN102858089B; EP2542040A2; US20130004196A1; CN105555022A; JP5806640B2; US10412839B2; US20180160544A1; CN102858089A; EP2900042A1; EP2542040A3; US9918393B2; JP2013033929A; KR20130007445A

Abstract

本发明提供了一种印刷电路板、电源装置、成像装置和印刷电路板制造方法。一种压电变压器包括压电元件。在压电元件的初级侧存在两个初级侧电极。初级侧电极通过由导电涂层所形成的电阻器耦接。通过电阻器将放电电流放电，以保护半导体组件免受放电电流损害。由于既不需要短路端子也不需要导电夹具，因此，可以通过低成本的配置来防止对半导体组件的静电放电损坏。

Description

印刷电路板、电源装置、成像装置和印刷电路板制造方法

本申请是基于申请号为201210214787.2、申请日为2012年6月26日、发明名称为“印刷电路板、电源装置、成像装置和印刷电路板制造方法”的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及上面安装有压电元件的印刷电路板、使用印刷电路板的电源装置、包括电源装置的成像装置以及印刷电路板制造方法。

背景技术

已知流体焊接是将电子组件焊接到电子设备的方法。流体焊接方法通过向上面安装有电子组件的印刷电路板施加磁通，并将板浸渍到包含熔焊料的流体焊料槽中来执行焊接。更具体而言，焊接是通过在流体焊料槽中形成熔焊料的射流(焊料射流)，并将板与焊料射流的顶部接触来执行的。

在流体焊接过程中的预加热以及通过流体焊料槽期间，压电变压器被加热到高达几百度，并且由于热电效应，在端子处生成高电压。更具体而言，在充当压电变压器的驱动侧的初级侧端子和焊接区之间形成的间隙处产生火花放电。此时放电电压几乎达到几百到几千V。相反，诸如LSI或晶体管之类的半导体组件的端子的静电击穿电压至多是大约几十到几百V。当由于热电效应而产生放电时，在压电变压器的初级侧端子处耦接到焊接区的延伸的半导体组件可能会由于静电电介质击穿而损坏。

日本专利公开出版物No.2009-130311提出了在压电变压器的两个初级侧端子处安置短路端子并通过导电夹具临时使它们短路的方法。这可以在流体焊接过程中抑制由于热电效应导致的高电压的生成。

日本专利公开出版物No.2000-307166提出了一种在压电变压器的初级侧端子之间并行地焊接电阻性元件，从而抑制由于热电效应而导致的高电压的生成的方法。在此方法中，通过电阻性元件，使由热电效应所生成的热电电流放电，减少压电变压器的初级侧端子之间的电压上升。这会抑制施加于耦接到压电变压器的初级侧的半导体组件的电压。

在日本专利公开出版物No.2009-130311的发明中，导电夹具需要可靠地安装在初级侧端子之间，以便既不会在流体焊接安装期间掉落也不会导致接触故障。高温环境中的重复的短路需要导电夹具，该导电夹具在热电阻和持久性方面极好，并易于连接和分离。取决于流体焊接过程中的温度和转移速度的条件，由热电效应所生成的热电电压超出了半导体组件的静电能击穿电压。为防止这种情况，需要定义抑制热电电压的条件。

在日本专利公开出版物No.2000-307166中所描述的电阻性元件只有在焊接过程中穿过流体焊料槽之后被焊接到板上的电路。因此，此方法不能在焊接过程中的预加热或通过流体焊料槽期间在压电元件的突然的温度上升之后令人满意地抑制热电电压的生成。压电变压器的初级侧端子的电极需要在预加热以及到达流体焊料槽之前被可靠地耦接。

发明内容

本发明解决了上面的问题。例如，本发明通过由低成本的可靠方法降低由于流体焊接过程中的热电效应而在压电元件的初级侧端子之间所生成的热电电压来防止对半导体组件的静电放电损坏。

根据本发明，提供了一种使用焊料射流焊接的印刷电路板，包括：包括由导电电阻器耦接的初级侧电极对的压电元件；和驱动压电元件的半导体组件。

本发明进一步提供一种电源装置，包括：使用焊料射流焊接的印刷电路板；包括由导电电阻器耦接的初级侧电极对的压电元件；被布置在该印刷电路板上并驱动该压电元件的半导体组件；和对来自该压电元件的次级侧端子的输出进行整流的整流单元。

本发明进一步提供一种成像装置，包括：图像载体；对该图像载体进行充电的充电器；静电潜像形成单元，该静电潜像形成单元在由该充电器充电的该图像载体上形成静电潜像；显影单元，所述显影单元使所述静电潜像显影，以形成调色剂图像；转印单元，所述转印单元将所述调色剂图像转印到打印介质上；以及电源装置，该电源装置向该充电器和该转印单元中的至少一个施加电压，其中，所述电源装置包括：使用焊料射流焊接的印刷电路板；包括由导电电阻器耦接的初级侧电极对的压电元件；被布置在该印刷电路板上并驱动该压电元件的半导体组件；和对来自该压电元件的次级侧端子的输出进行整流的整流单元。

本发明进一步提供了一种在其上面使用焊料射流焊接了元件的印刷电路板，包括：包括由导电电阻器耦接的初级侧电极对的压电元件；和在面向该压电元件的位置处形成的狭缝，其中，所述狭缝被布置在与面向所述导电电阻器的位置不同的位置处。

本发明进一步提供了一种印刷电路板制造方法，包括下列步骤：在与面向压电变压器的初级侧电极对的位置不同的位置处，在印刷电路板中形成狭缝，所述压电变压器包括由导电电阻器耦接的所述初级侧电极对；以及将上面安装有所述压电变压器的所述印刷电路板传送到焊料射流。

通过下面参考附图对示例性实施例的描述，本发明的进一步的特征将变得清楚。

附图说明

图1A是示出了根据第一实施例的被安装并插入在印刷电路板中的压电变压器的截面图；

图1B是示出了根据第一实施例的被安装并插入在印刷电路板中的压电变压器的底部的视图；

图2是示出了压电元件的表面温度和温度上升速率的图形；

图3是示出了根据第二实施例的被安装并插入在印刷电路板中的压电变压器的截面图；

图4A是示出了当从印刷电路板的焊料表面查看时根据第二实施例的压电变压器附近的板狭缝的尺寸和位置的透视图；

图4B是示出了当从印刷电路板的焊料表面查看时压电变压器附近的板狭缝的尺寸和位置的透视图；

图4C是示出了当从印刷电路板的焊料表面查看时压电变压器附近的板狭缝的尺寸和位置的透视图；

图5是示出了当通过流体焊接使用板狭缝的尺寸和位置不同的印刷电路板来安装压电变压器时相应的压电元件的表面温度的图形；

图6是示出了当通过流体焊接使用板狭缝的尺寸和位置不同的印刷电路板来安装压电变压器时相应的压电元件的温度上升速率的图形；

图7是示出了当通过流体焊接使用板狭缝的尺寸和位置不同的印刷电路板来安装压电变压器时温度上升速率、热电电流和电阻器的电阻值Rx的条件；

图8是示出了成像装置中所使用的压电变压器类型的电源装置的电路图；

图9是示出了被安装并插入在印刷电路板中的压电变压器的截面图；

图10是示出了压电变压器的初级侧端子和苯酚纸板的焊接区的附近的放大图；以及

图11是示范了成像装置的截面图。

具体实施方式

现在，将描述本发明的优选实施例。下面将描述的各个实施例将帮助理解本发明的构思。本发明的技术范围应该由所附权利要求书确定，不仅限于下列各个实施例。请注意，相同的参考编号表示附图和说明书中共同的部件以简化描述。

基本配置

将参考图8描述输出正电压的电源装置100作为电子设备的示例。电源装置100用于，例如，电子照相成像装置中。图11示出了成像装置1100。电源装置100将高电压的转印偏压(高于商业电源电压的几百V或更高的电压)提供到转印单元1101的转印辊，转印单元1101使用转印偏压将调色剂图像转印到打印介质S上。电源装置100可以将充电偏压提供到充电器1103，该充电器1103均匀地对图像载体1102进行充电。成像装置1100包括曝光设备1104，该曝光设备1104根据图像信息使由充电器1103充电的图像载体1102曝光，以形成静电潜像，成像装置1100还包括显影单元1105，该显影单元1105使静电潜像显影，以形成调色剂图像。

采用压电变压器101来代替常规的绕线的电磁变压器。整流平滑电路将来自压电变压器101的次级侧端子的输出整流和平滑为正电压。整流平滑电路由整流二极管102和103和高压电容器104形成。压电变压器101的输出电压从耦接到从压电变压器101延伸的路径的输出端子117输出，并被提供给负载(例如，转印单元1101的转印辊)。请注意，输出电压被电阻器105、106以及107分压，并输入到电容器115以及通过保护电阻器108输入到运算放大器109的同相输入端子(正端子)。

运算放大器109的倒相输入端子(负端子)通过电阻器114接收从输入端子118输入的模拟信号(电源装置100的控制信号(Vcont))。运算放大器109、电阻器114，以及电容器113充当积分电路。更具体而言，运算放大器109接收控制信号Vcont，该控制信号Vcont根据由电阻器114和电容器113的电路组件的常数确定的积分时间常数而被平滑。运算放大器109的输出端子耦接到压控振荡器(VCO)110。压控振荡器110是根据输入控制信号来可变地设置输出信号的频率的振荡器的示例。

压控振荡器110的输出端子耦接到场效应晶体管111的栅极。场效应晶体管111是根据来自振荡器的输出信号驱动的开关元件，并且是驱动压电元件的半导体组件的示例。场效应晶体管111的漏极通过电感器112耦接到电源Vcc(例如，+24V)，并通过电容器116接地。电感器112是被耦接在开关元件和电源之间的元件，并且是具有电感组件的元件的示例，通过驱动开关元件间歇性地向电感组件施加电压。漏极进一步耦接到压电变压器101的一个初级侧电极。压电变压器101的另一初级侧电极接地。场效应晶体管111的源极也接地。

压控振荡器110以与运算放大器109的输出电压对应的频率切换场效应晶体管111。电感器112和电容器116形成共振电路。通过共振电路放大的电压被提供给压电变压器101的初级侧。压电变压器101被耦接到开关元件和具有电感组件的元件之间的节点。在接收到以预先确定的共振频率振荡的信号之后，压电变压器101输出与信号的频率特征对应的电压。

如上文所描述的，诸如场效应晶体管111、运算放大器109以及压控振荡器(VCO)110之类的多个半导体组件被用来操作压电变压器101。在成像装置等等中所使用的压电变压器类型的电源装置100中，常常在一个印刷电路板上形成多个高电压生成电路，并且在很多情况下，线路布局变得非常复杂。

通过向在高温下烧结的多晶铁电体施加强的DC电场，同时在几百度的温度下对铁电体进行加热，从而在预定方向对齐铁电体中的电偶极子，来制造被用作压电变压器101的压电元件。由于铁电现象的特性，甚至在电场被去除之后，偶极矩仍然存在。在室温下，压电元件具有高压电效应。

图9的截面图所示出的压电变压器101的结构只是示例，压电元件可以具有另一种结构。利用银膏在压电元件506上沉积初级侧电极507以及次级侧电极508。分别使用金丝509和511，将初级侧电极507和次级侧电极508耦接到金属初级侧端子504和次级侧端子505。这些耦接的部分通过焊料而呈现为导电性。

将通过示范一般单层苯酚纸板来说明印刷电路板210。苯酚纸板包括在苯酚树脂纸板601的表面上充当布线的铜箔602以及抗蚀剂603。苯酚纸板具有在组件端子和布线部分被耦接的耦接部分处形成的孔。围绕每一个孔形成焊接区604以进行焊接。通过腐蚀掉抗蚀剂603以暴露铜箔602，来形成焊接区604。

如上文所描述的，当承载压电变压器101的印刷电路板被传送到流体焊料槽时，通过预加热中所使用的加热器以及流体焊料槽中的焊料射流的热量来对充当压电陶瓷元件的压电元件506进行加热。然后，由于热电效应，在被加热的压电元件506的初级侧电极507和次级侧电极508处生成电荷。即，在初级侧端子504和次级侧端子505之间生成电压。热电效应是在加热或冷却晶体时发生电极化的现象。在诸如压电元件之类的热电部件的温度发生变化时发生自发极化。如果没有发生温度改变，则极化抵消。极化生成在附接到元件的两端的电极中累积的电荷。

如果在初级侧端子504和焊接区604之间存在间隙(下面被称为放电间隙)，则由热电效应所生成的高电压充当通过间隙传送的火花放电614。更具体而言，电荷移动到焊接区604和铜箔602，突然改变初级侧端子504和焊接区604之间的电势。

参考图10，通过自动安装插入物或手动安装插入，将压电变压器101A和101B、充当半导体组件的场效应晶体管111A和111B、以及电感器112A和112B预先安装在印刷电路板210上的预先确定的位置。在流体焊接安装过程中，印刷电路板210被在由箭头211所指出的移动方向传送，以及使用焊料射流焊接上文所提及的电子组件。首先，印刷电路板210被通过加热器703预加热，然后在流体焊料槽402穿过焊料射流401，从而执行焊接。

假设向压电变压器101A和101B施加参考电势的图案和场效应晶体管111A和111B的源极端子的图案通过印刷电路板210上的布线202耦接，并具有共同的电势。

假设属于电路块201A的压电变压器101A、场效应晶体管111A以及电感器112A已经穿过焊料射流401，并经受了焊接206。此外，还假设属于电路块201B的场效应晶体管111B以及电感器112B正穿过焊料射流401。此外，还假设属于电路块201B的压电变压器101B在焊料射流之前正被预加热。

如果在预加热期间压电变压器101B突然由来自加热器703的热空气HA加热，则由于热电效应，压电变压器101B的未被焊接的端子向焊接区生成火花放电203。火花放电203的电荷(放电电流)被传输到穿过焊料射流401的电感器112B的端子以及焊接区。此外，火花放电203的电荷通过焊料射流401被传输到穿过焊料射流401的场效应晶体管111B的栅极端子。

请注意，火花放电203的电荷通过各种路径被传输到场效应晶体管111B的栅极端子。作为另一个示例，如果已在电路上形成了场效应晶体管111B，则火花放电203的电荷通过电路图案被传输到场效应晶体管111B的漏极端子。如果漏极和栅极端子由焊料射流401耦接，则火花放电203的电荷被传输到栅极端子。

如此，穿过场效应晶体管111B的电荷被通过布线202传输，充当火花放电205，并且返回到压电变压器101B的参考端子。通过此路由(放电路径)，从压电变压器101B放出的电荷在放电时移动。在场效应晶体管111B中，栅极端子的电势相对于与印刷电路板210的参考电势耦接的源极端子突然上升。一般而言，栅极端子和源极端子之间的静电能击穿电压(也叫做静电击穿电压或静电容差)低到几V到几十V。如果基于热电电压的栅极端子和源极端子之间的电势超出静电能击穿电压，则由于电介质击穿，场效应晶体管111B损坏。

作为另一种模式，即使压电变压器101的端子的焊接区不通过图案直接耦接到半导体组件，也可以通过焊料射流401形成放电路径。流体焊料槽402一般而言接地，在广义上，焊料射流401也被视为接地。然而，穿过流体焊料槽402的印刷电路板210的参考电势浮动，除非印刷电路板210直接接地或接触流体焊料槽402。因此，如果由于热电效应而从压电变压器101产生放电，则放电电流可以流过阻抗较低的图案或组件端子，甚至会损坏除场效应晶体管111B以外的半导体组件。

为防止此情况发生，下列实施例将提出一种定义通过在电源装置的流体焊接过程中的低成本且简单的方法来抑制由于热电效应而生成的热电电压以及保护半导体组件免受损坏所需的条件的方法。

本发明适用于除电源装置以外的电子设备，只要电子设备包括上面安装了压电变压器101和半导体组件的印刷电路板210。本发明对于输出正电压或者负电压的电源装置也有效。这里，将示范输出正电压的电源装置。在本发明中，将场效应晶体管示范为要被热电效应损坏的目标。然而，以下描述将适用于甚至另一种半导体组件。

图1A示出了在本发明的实施例中所使用的压电变压器101的剖面。图1B示出了压电变压器101的底部。请注意，上文所描述的相同引用编号将表示相同部件以简化描述。具体而言，耦接到压电元件506的初级侧端子504A的初级侧电极507A和耦接到初级侧端子504B的初级侧电极507B是使用电阻器515耦接的。压电元件506包括由导电涂层形成的并耦接两个位于初级侧的初级侧电极507A和507B的电阻器515。初级侧端子504A和504B形成初级侧电极对。

将详细说明包括电阻器515的配置。电阻器515的一个示例由通过使用氧化锌作为基本成分来混合环氧树脂而制备的导电涂层形成。当制造压电变压器101时，在初级侧端子之间施加电阻器515，并将其烘干，并且电阻器515具有给定范围内的初始电阻值。在流体焊接过程中，将包括电阻器515的压电变压器101插入到印刷电路板210中，并通过流体焊接安装。

假设Rx是电阻器515的电阻值。当生成预先确定的热电电流时，较小的电阻值Rx可以降低热电电压。也就是说，随着电阻值Rx增大，热电电压增大，增大了对半导体组件的静电放电损坏的风险。相比之下，当流体焊接的安装完成后电源装置进行操作时，较大的电阻值Rx可以降低压电变压器101的初级侧电路中的损耗。太小的电阻值Rx会增大损耗，不能获得满意的电路特征。因此，电阻值Rx需要被确定为满足所有这些要求。

此时，电阻值Rx并不总是等于上文所提及的初始电阻值。这是因为，通过使用氧化锌作为基本成分来混合环氧树脂而制备的导电涂层会根据导电涂层本身的温度变化而改变电阻值。更具体而言，当压电元件506的温度上升时，施加于压电元件506的电阻器515的温度也上升，电阻值Rx也增大。当温度恒定或减小时，电阻值Rx不会改变。通过使用氧化锌作为基本成分来混合环氧树脂而制备的导电涂层是电阻器的示例。特征和特性根据所使用的电阻器而改变。因此，考虑到电阻器515的特征，特别是电阻值的温度变化，确定电阻器515的电阻值Rx。

(1)获取热电电压的方法

由压电元件506的热电效应所生成的热电电流Ip由下列公式给出：

Ip＝P·(A·ΔT/Δt)...1.1

其中，P是热电系数[C/(m²·℃)]，A是压电元件的初级侧电极的面积[m²]，而ΔT/Δt是压电元件506每单位时间的温度变化[℃/sec]([℃/秒])(被称为温度上升速率)。热电系数P是指示由每单位面积的单位温度变化给出的极化变化度的数值。随着热电系数P的数值变大，随着温度变化的压电元件506中的电荷运动变得更活跃。

使用电阻器515的电阻值Rx和热电电流Ip，给出在压电元件506的初级侧电极507A和507B之间所生成的热电电压Vp：

Vp＝Ip·Rx...1.2

如由此公式所表示的，热电电压Vp是由于使用焊料射流的焊接过程中的热电效应引起的由压电元件506所生成的热电电流Ip和电阻器515的电阻值Rx的乘积。将公式1.1代入公式1.2中产生

Vp＝P·(A·ΔT/Δt)·Rx...1.3

从公式(1.3)清楚地看出，可以想得到四种方法作为降低热电电压Vp的方法。第一方法减小热电系数P。第二方法减小压电元件506的初级侧电极的面积A。第三种方法减小温度上升速率ΔT/Δt。第四方法减小电阻值Rx。

减小热电系数P的第一方法可以通过增大压电元件506的热容量来实现。然而，压电元件506的较大的体积会增大组件尺寸，并提高成本。如果组件成分改变，则特征也会大大地改变。减小压电元件506的初级侧电极的面积A的第二方法会损害压电元件506的增压能力。如此，第二方法不适用于需要高增压能力的电路。相比之下，减小压电元件506的温度上升速率ΔT/Δt的第三方法，以及减小电阻器515的电阻值Rx的第四方法可以相对容易地被实现。

压电元件506的温度上升速率ΔT/Δt随着参数而改变。参数的示例有：加热器703以及流体焊料槽402的温度设置，印刷电路板210的传送速度，它们是流体焊接过程中的条件设置。用于改变温度上升速率ΔT/Δt的参数还包括印刷电路板210上的压电变压器101的配置位置，以及板狭缝的存在/不存在、位置和尺寸。

(2)获取对场效应晶体管的施加电压的方法

将说明当场效应晶体管111的栅极和漏极通过流体焊料槽402中的焊料射流401耦接时获取对场效应晶体管111的静电放电损坏的余量的方法。此时，基于由压电元件506的热电效应所生成的热电电压Vp，获取热电效应的放电能量Ep。然后，获取当放电能量Ep被提供给场效应晶体管111时的施加电压。此外，将场效应晶体管111的栅极和源极之间的静电能击穿电压与施加电压彼此进行比较。

由下列公式给出压电元件506的热电效应的放电能量Ep：

Ep＝((C1+C2)·Vp2)/2...1.4

其中，C1是压电元件506的初级侧端子504A和504B的电容[pF]，C2是与印刷电路板210上的压电元件506的初级侧电容并联安装的电容器116的电容[pF]。一般而言，C1和C2两者大约是几百到几千pF。

由下列公式给出场效应晶体管111的栅极和源极之间的静电能Egs：

Egs＝Ciss·Vgs2/2...1.5

其中，Vgs是场效应晶体管111的栅极和源极之间的施加电压[V]，Ciss是场效应晶体管111的栅极和源极之间的电容[pF]。一般而言，Ciss大约是100pF。从压电元件506所生成的放电能量Ep和场效应晶体管111的静电能Egs在实施例中的热电电压Vp的施加模型中彼此相等：

Egs＝Ep...1.6

将公式1.4和1.5代入公式1.6会产生

Ciss·Vgs2＝(C1+C2)·Vp2...1.7

相应地，场效应晶体管111的栅极和源极之间的施加电压Vgs可以由下列公式给出：

如此，施加电压Vgs由热电电压Vp、布置在压电元件506的初级侧的两个电极之间的电容(C1+C2)、以及半导体组件的电容Ciss来确定。

(3)防止对场效应晶体管的静电放电损坏的条件表达式

为防止对场效应晶体管111的静电放电损坏，通过热电效应在栅极和源极之间的施加电压Vgs足以等于或低于场效应晶体管111的栅极和源极之间的静电能击穿电压。即，足以满足关系：

Ve≥Vgs...1.10

关系(1.10)被重写为

关系1.11被重写为电阻器515的电阻值Rx的公式：

获取电阻器515的电阻值Rx以满足关系1.12。关系1.12的右侧指示电阻值Rx的上限值。即，电阻器515的电阻值Rx的上限值被设计为使得，施加于半导体组件的施加电压Vgs变得等于或低于与由于使用焊料射流的焊接过程中的热电效应引起的热电效应中所生成的热电电压Vp成比例的半导体组件的静电能击穿电压Ve。较大的电阻值Rx会缓和该条件。太小的电阻值Rx会增大压电元件506的初级侧上的损耗。由此，电阻值Rx的下限条件根据压电元件506的初级侧上允许的损耗来确定。

如由关系1.12所表示的，基于加热器703和焊料射流401的温度条件和流体焊接过程中的印刷电路板210的传送速度，来确定电阻器515的电阻值Rx。电阻器515的电阻值Rx还由耦接到压电元件506的初级侧端子504A和504B的电容器116的电容C2确定。使用具有较高静电能击穿电压Ve的场效应晶体管111是有益的。

为满足上面的关系，在流体焊接过程中执行下列确认是有效的。测量压电元件506的表面温度，并且从表面温度测量结果获取每单位时间的温度变化，作为温度上升速率ΔT/Δt。

图2示出了压电元件506的表面温度T的变化和温度上升速率v，直到在预加热之后完成穿过流体焊料槽。虚线表示当压电元件506的初级侧端子504A以及504B进入焊料射流401时的定时t1。

温度上升速率v在压电元件506的初级侧端子504A以及504B进入焊料射流401时的定时t1之后达到最大。在定时t1之后，包括压电变压器101的初级侧端子504A和504B的外围电组件已经被焊接和安装在板图案中。在定时t1之后，形成了能够充分地放电热电电流的路径。这意味着，不会产生足够大以对场效应晶体管111造成静电损坏的放电。因此，考虑在压电元件506进入焊料射流时的定时t1以及其之前的温度上升速率v。

更具体而言，相应的电容的常数被设置为C1＝500pF、C2＝470pF，以及Ciss＝140pF。从定时t1之前的温度上升速率v的最大值中获取的热电电流Ip被设置为8nA。此外，将场效应晶体管111的栅极和源极之间的静电能击穿电压Ve设置为40V。将这些值代入关系1.12会产生

Rx≤1900MΩ...1.14

电阻器515的电阻值Rx需要满足关系1.14的条件，甚至在它随着流体焊接过程中的温度上升而增大的情况下也是如此。换言之，考虑电阻上升来确定电阻值Rx。例如，如果在电阻器515本身的温度上升之后电阻值增大200MΩ，则电阻器515的初始电阻值需要被设置为1,700MΩ或较小。如此，通过从上限值减去电阻器在焊接过程中的温度上升时电阻值的增大作为余量，来设计电阻器515的初始电阻值。这可以防止由热电效应所导致的对场效应晶体管111的静电放电损坏。

如上文所描述的，电阻器515由压电元件506的初级侧端子504A和504B的初级侧电极507A和507B之间的导电涂层形成。因而，与日本专利公开出版物No.2009-130311不同，不需要布置短路端子，并且不需要将导电夹具连接到短路端子。在日本专利公开出版物No.2000-307166中，电阻性元件被焊接到压电元件的初级侧端子，因此无法令人满意地防止对半导体组件的静电放电损坏。相反，实施例可以省略焊接，因为电阻器515由压电元件506的初级侧电极507A和507B之间的导电涂层形成。更具体而言，在印刷电路板210进入焊料射流401之前，形成电阻器515。因而，在防止对半导体组件的静电放电损坏方面，本实施例优于日本专利公开出版物No.2000-307166中所公开的发明。本实施例可以通过可靠地以低成本降低由于流体焊接过程中的热电效应引起的在压电元件的初级侧端子之间所生成的热电电压来防止对半导体组件的静电放电损坏。

在实施例中，确定电阻器515的电阻值Rx，以使得半导体组件的栅极和源极之间的基于放电能量的施加电压Vgs变得等于或低于半导体组件的静电能击穿电压Ve。请注意，根据压电元件506本身的温度上升速率ΔT/Δt来确定施加电压Vgs。

由于电阻器515的电阻值Rx随着温度而增大，因此，管理初始电阻值是十分重要的。如果选择不太依赖于温度的材料作为电阻器515的材料，则考虑基于温度的电阻值的上升的必要性可以降低。换言之，可以设置电阻器515的大的初始电阻值，以降低由电阻器515所导致的功率的损耗。

作为进一步缓和电阻值Rx的条件的一种方法，降低温度上升速率是有效的。例如，降低流体焊料槽402的温度设置，或降低印刷电路板210的传送速度。

该实施例使用在印刷电路板210上形成一种电路的压电变压器101和半导体组件的模型。然而，对于上面存在至少一个压电变压器101和至少一个半导体组件的印刷电路板210，也可以获得与实施例中的效果相同的效果。这是因为，当存在多个压电变压器101和多个半导体组件时，足以在多个压电变压器101中的每一个中安置电阻器515。

实施例将检查包括压电变压器101的初级侧端子504的板图案和包括次级侧端子505的板图案之间的电势差很大的情况。在此情况下，在印刷电路板210中的与压电元件506接触的位置处形成板狭缝。通过定义板狭缝的尺寸和位置，实施例抑制了压电元件506和电阻器515在流体焊接过程中的温度上升，并降低了热电电压。

首先，将参考图3来说明布置板狭缝的目的。图3示出了在图1所示出的压电变压器101的截面图中的初级侧端子504和次级侧端子505之间形成的板狭缝610。实施例描述在初级侧端子504中所生成的热电电流。如果在与初级侧端子504接触的位置处形成板狭缝610，则它增大热电电流。此外，板狭缝610甚至会影响在初级侧端子504中布置的电阻器515的温度。

为防止泄漏，需要适当地确保输出几百到几千V的高电压的压电变压器101的次级侧端子505和包括次级侧端子505的区604B或图案，与耦接在地GND和几十到几百V的输入电压电路之间的初级侧端子504和包括初级侧端子504的区604A或图案之间的距离G。如果压电变压器101的初级侧和次级侧之间的电势差太大，则初级侧端子504和次级侧端子505之间的距离G有时不足以作为泄漏防止距离。在此情况下，一般在区之间形成板狭缝610。

图4A到4C是示出了当从印刷电路板210的焊料表面查看时参考图3所描述的压电变压器101的透视图。在图4A到4C中，板狭缝610具有不同的尺寸以及位置。更具体而言，在图4A中，在印刷电路板210A中的压电元件506的次级侧端子505附近形成1.5mm×8mm板狭缝610A。在图4B中，在印刷电路板210B中的压电元件506的次级侧端子505附近形成3mm×8mm板狭缝610B。在图4C中，在印刷电路板210C中的压电元件506的整个表面上形成15mm×4mm板狭缝610C。

如图4A到4C所示，在初级侧的压电元件506的两个面对的表面上沉积初级侧电极507A和507B。此外，电阻器515由导电涂层形成，以耦接初级侧电极507A和507B。

图5是示出了当在相同条件下通过流体焊接过程安装使用不同形状的三个板狭缝610A、610B和610C的印刷电路板210A、210B和210C，以及没有板狭缝的印刷电路板210时相应的压电元件506的表面温度的图形。在图5中，TN是没有板狭缝的印刷电路板210上的压电元件506的表面温度。TA是当使用图4A所示出的板狭缝610A时压电元件506的表面温度。TB是当使用图4B所示出的板狭缝610B时压电元件506的表面温度。TC是当使用图4C所示出的板狭缝610C时压电元件506的表面温度。虚线表示当压电元件506的初级侧端子504进入焊料射流401时的定时t1。

从图5显而易见地看出，随着板狭缝610的尺寸变大，压电元件506的表面温度大大地受预加热的影响，并且温度趋向于上升多得多。在压电元件506穿过焊料射流401之后，与具有较大尺寸的板狭缝610C相比，没有板狭缝610或小尺寸的板狭缝610A或610B的压电元件506趋向于增大温度。这是因为板狭缝610具有冷却效应。

图6示出了通过基于图5所示出的不同板狭缝尺寸的压电元件506的表面温度测量结果来计算每单位时间的温度改变而获得的温度上升速率。在图6中，vN是没有板狭缝的印刷电路板210上的压电元件506的温度上升速率。vA是当使用图4A所示出的板狭缝610A时压电元件506的温度上升速率。vB是当使用图4B所示出的板狭缝610B时压电元件506的温度上升速率。vC是当使用图4C所示出的板狭缝610C时压电元件506的温度上升速率。虚线表示当压电元件506的初级侧端子进入焊料射流401时的定时t1。

图6揭示了对应于最大尺寸的板狭缝610C的温度上升速率vC显著高。随着板狭缝610的尺寸减小，温度上升速率减小。如果压电元件506的表面温度上升，则施加于压电元件506的电阻器515的温度也上升。当使用这样的导电涂层以便随着电阻器515的温度上升而增大电阻值Rx时，热电电压Vp也成比例地增大。

图7示出了定时t1之前的最大温度上升速率、热电电流Ip、以及在使用板狭缝610A到610C的流体焊接安装时根据关系(1.12)计算出的电阻值Rx。例如，假设相应的电容的常数是C1＝500pF、C2＝470pF，以及Ciss＝140pF，并且场效应晶体管111的栅极端子和源极端子之间的静电能击穿电压Ve是40V。

从图7清楚地看出，电阻器的电阻值Rx的条件根据板狭缝610的尺寸大大地变化。特别是对于覆盖整个压电元件506的板狭缝610C，如图4C所示，电阻值Rx的条件变得非常严格。当电阻值Rx在电阻器515本身的温度上升之后增大时，电阻值也大大地增大。例如，如果对于图4B所示出的板狭缝610B，电阻增大400MΩ，则所需的初始电阻值条件是1,000MΩ或较小。如果对于图4C所示出的板狭缝610C，电阻增大600MΩ，则所需的初始电阻值条件变为300MΩ或较小。然而，如上文所描述的，太小的电阻值Rx会增大压电元件506的初级侧上的损耗。甚至电阻值Rx的下限条件需要被考虑。

如此，板狭缝610的较大的尺寸使电阻器515的制造中的管理条件更严格。当电阻器515如在实施例中由导电涂层形成时，诸如导电涂层对压电元件506的施加量之类的管理条件将变得严格。

从上文的讨论可以看出，当在与压电元件506接触的位置处形成板狭缝610时，其尺寸需要被最小化。另外，在不与压电元件506的初级侧端子504或电阻器515接触的位置处，即，在靠近压电元件506的次级侧端子505的位置处，形成板狭缝610。将板狭缝610布置于从压电元件506的初级侧端子504的布置位置偏移的位置处增强了降低由于压电元件506和电阻器515的温度上升而产生的热电电压Vp的效果。

为描述方便，使用矩形板狭缝描述了实施例。然而，上面的描述也适用于具有另一种形状的板狭缝或多个板狭缝。导电涂层被说明为耦接压电元件506的初级侧端子504的初级侧电极507A和507B的电阻器515。然而，上面的描述也适用于具有电阻值的导电涂层。

虽然是参考示例性实施例描述本发明的，但是应该理解，本发明不仅限于所公开的示例性实施例。下列权利要求的范围应该有最广泛的解释，以便包含所有这样的修改以及等效结构和功能。

Claims

1.一种印刷电路板，具有被配置为输入电压的初级侧电极对、被配置为输出电压的次级侧电极以及被配置为耦接所述初级侧电极对的导电电阻器的压电元件被安装在所述印刷电路板上，并且所述印刷电路板具有开口，所述印刷电路板包括：

第一连接部分，该第一连接部分连接到所述初级侧电极对；和

第二连接部分，该第二连接部分连接到所述次级侧电极，

其中，在从添加有印刷电路板的焊料的焊料表面侧看的透视图中，所述开口被布置在所述第一连接部分与第二连接部分之间以防止在压电元件的初级侧和次级侧之间的泄漏，并且所述导电电阻器被布置在所述第一连接部分与所述开口之间，

其中，导电电阻器被配置为减小由于热量而由所述压电元件产生的电流，并且，所述导电电阻器被布置在所述第一连接部分与所述开口之间以使得增强对于所述电流的减小，并且

其中，所述开口被布置在不与第一连接部分和导电电阻器接触的位置处。

2.根据权利要求1所述的印刷电路板，还包括：

第一导电图案；和

第二导电图案，

其中，所述开口被布置在所述第一导电图案与第二导电图案之间。

3.根据权利要求2所述的印刷电路板，其中，

所述第一导电图案和第二导电图案二者都形成在所述印刷电路板的表面上，该表面与所述印刷电路板的压电元件被安装在其上的表面不同。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的印刷电路板，还包括：

场效应晶体管，该场效应晶体管连接到所述初级侧电极对；和

电容器，该电容器并行地连接到所述初级侧电极对，

其中，所述导电电阻器的电阻值具有基于所述初级侧电极对之间的电容、所述场效应晶体管的栅极与源极之间的电容、所述场效应晶体管的栅极与源极之间的击穿电压、以及所述电容器的电容而确定的值。

5.根据权利要求1至3中的任一项所述的印刷电路板，其中，所述热量来自流体焊料槽，所述印刷电路板被传送通过所述流体焊料槽使得所述压电元件被焊接在印刷电路板上。

6.根据权利要求1至3中的任一项所述的印刷电路板，所述导电电阻器由导电涂层形成。

7.一种电源装置，包括：

印刷电路板，具有被配置为输入电压的初级侧电极对、被配置为输出电压的次级侧电极以及被配置为耦接所述初级侧电极对的导电电阻器的压电元件被安装在所述印刷电路板上，并且所述印刷电路板具有开口、连接到所述初级侧电极对的第一连接部分、以及连接到所述次级侧电极的第二连接部分；

半导体组件，该半导体组件被安装在所述印刷电路板上并且连接到所述初级侧电极对；以及

整流和平滑单元，该整流和平滑单元被安装在所述印刷电路板上、连接到所述次级侧电极、并且被配置为对来自所述压电元件的次级侧电极的输出进行整流和平滑，

8.根据权利要求7所述的电源装置，其中，

所述半导体组件是场效应晶体管，

所述电源装置还包括控制单元，该控制单元用于输出用于驱动所述场效应晶体管的驱动信号，

所述控制单元被配置为使所述驱动信号交替以控制来自所述次级侧电极的输出的电压。

9.根据权利要求8所述的电源装置，还包括：

检测电路，该检测电路被配置为对由所述整流和平滑单元进行整流和平滑的所述输出的电压进行检测，

其中，所述控制单元还被配置为基于由所述检测电路所检测的电压来控制所述驱动信号的频率。

10.一种用于在打印介质上形成图像的图像形成装置，包括：

图像载体；

图像形成单元，该图像形成单元被配置为在所述图像载体上形成图像；以及

电源，该电源被配置为向所述图像形成单元供给电压；

其中，电源包括：

11.根据权利要求10所述的图像形成装置，其中，

所述半导体组件是场效应晶体管，

所述电源还包括控制单元，该控制单元用于输出用于驱动所述场效应晶体管的驱动信号，

12.根据权利要求11所述的图像形成装置，还包括：

13.根据权利要求10-12中的任一项所述的图像形成装置，

其中，所述图像形成单元包括以下项中的任意一个：

被配置为对图像载体进行充电的充电器；

被配置为使形成在所述图像载体上的静电潜像显影的显影单元；以及

被配置为将在所述图像载体上显影的图像转印到打印介质上的转印单元。