JP2006156913A

JP2006156913A - プリント配線基板

Info

Publication number: JP2006156913A
Application number: JP2004349199A
Authority: JP
Inventors: Kunihiro Tan; 国広丹
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2004-12-01
Filing date: 2004-12-01
Publication date: 2006-06-15
Also published as: US20060113108A1; CN1784114B; CN1784114A; US7535724B2

Abstract

【課題】抵抗器や抵抗ペーストを用いなくても抵抗を形成することができるプリント配線基板を提供する。
【解決手段】絶縁性基板１上に、同じ金属材料で同時に形成された配線パターン３ａ、抵抗用配線パターン５ａ及び端子３ｂ，３ｃ，５ｂ，５ｃが配置されている。配線パターン３ａの両端に設けられた端子３ｂ，３ｃ間の距離と、抵抗用配線パターン５ａの両端に設けられた端子５ｂ，５ｃ間の距離は同じである。抵抗用配線パターン５ａは配線パターン３ａよりも長く形成されており、抵抗として機能する。
【選択図】図１

Description

本発明は、金属材料からなる配線パターンを備えたプリント配線基板に関するものである。

従来、抵抗を備えた回路を、プリント配線基板を用いて実現する場合、プリント配線基板に抵抗器を搭載していた（例えば特許文献１を参照。）。
また、基板のスルーホールにスクリーン印刷によって抵抗ペーストを付着させて抵抗体を設けた厚膜印刷回路基板がある（例えば特許文献２を参照。）。

特許２０００−３０７０５２号公報特開昭６２−１６５３０１号公報

しかし、プリント配線基板に抵抗器を搭載したり、プリント配線基板のスルーホールに抵抗ペーストを付着させて抵抗体を形成したりすると、製造コストが増大するという問題があった。
そこで本発明は、抵抗器や抵抗ペーストを用いなくても抵抗を形成することができるプリント配線基板を提供することを目的とするものである。

本発明にかかるプリント配線基板は、金属材料からなる配線パターンを備えたものであって、上記配線パターンと同じ金属材料で同時に形成された、抵抗として機能する抵抗用配線パターンを備えているものである。

本発明のプリント配線基板において、上記抵抗用配線パターンは金属メッキ処理が施されていないことが好ましい。

上記抵抗用配線パターンに金属メッキ処理が施されていない構成例として、３層以上の配線パターン層を備え、上記抵抗用配線パターンは中間層の配線パターン層により形成されている例を挙げることができる。
本願特許請求の範囲及び本明細書において、中間層の配線パターン層とは、最上層の配線パターン層と最下層の配線パターン層の間に形成された配線パターン層を意味する。

また、上記抵抗用配線パターンは蛇行して形成されている例を挙げることができる。ただし、抵抗用配線パターンは蛇行して形成されたものに限定されるものではなく、直線状のものであってもよし、複数回折り曲げられたものであってもよいし、曲線であってもよい。

また、上記抵抗用配線パターンはプリント配線基板に形成された他の配線パターンよりも太い配線幅で形成されている例を挙げることができる。
本願特許請求の範囲及び本明細書において、配線パターンの語は、例えば電子部品を搭載するための端子や電極など、幅広に形成された領域を除く。

本発明のプリント配線基板では、配線パターンと同じ金属材料で同時に形成された、抵抗として機能する抵抗用配線パターンを備えているようにしたので、抵抗器や抵抗ペーストを用いることなく抵抗を形成することができる。
ただし、本発明のプリント配線基板を用いて形成される回路のすべての抵抗が抵抗用配線パターンにより形成されている必要はなく、本発明のプリント配線基板において、抵抗器を搭載するための電極が形成されていてもよい。

また、抵抗用配線パターンは金属メッキ処理が施されていないようにすれば、金属メッキ処理により抵抗用配線パターンの膜厚が変化することはないので、安定した抵抗値を得ることができる。ただし、本発明を構成する抵抗用配線パターンは金属メッキ処理が施されていないものに限定されるものではない。

３層以上の配線パターン層を備えている場合、抵抗用配線パターンは中間層の配線パターン層により形成されているようにすれば、異なる層の配線パターン間を電気的に接続するためのスルーホールを形成するための金属メッキ処理時に抵抗用配線パターンがメッキされることはないので、安定した抵抗値を得ることができる。

また、抵抗用配線パターンは蛇行して形成されているようにすれば、抵抗用配線パターンを直線状にする場合などに比べて抵抗用配線パターンの端部の位置を任意に設定することができ、設計の自由度を向上させることができる。

また、抵抗用配線パターンはプリント配線基板に形成された他の配線パターンよりも太い配線幅で形成されているようにしてもよい。
例えば、他の配線パターンと同じ配線で抵抗用配線パターンを形成したときに配線幅のばらつきにより抵抗用配線パターンの抵抗値のばらつきが許容範囲を超える場合、抵抗用配線パターンが他の配線パターンよりも太い配線幅で形成されていることにより、抵抗用配線パターンの抵抗値のばらつきを低減することができ、抵抗用配線パターンの抵抗値のばらつきを許容範囲内に抑えることができる。

図１は、一実施例を示す平面図である。
例えばエポキシ樹脂からなる絶縁性基板１上に、配線パターン３ａと、配線パターン３ａの両端に設けられた端子３ｂ，３ｃと、抵抗用配線パターン５ａと、抵抗用配線パターン５ａの両端に設けられた端子５ｂ，５ｃが形成されている。配線パターン３ａ、抵抗用配線パターン５ａ及び端子３ｂ，３ｃ，５ｂ，５ｃは同時に形成されたものであり、例えば膜厚が０.０１７ｍｍ（ミリメートル）程度の銅により形成されている。配線パターン３ａ及び抵抗用配線パターン５ａの配線幅は例えば０.８ｍｍである。配線パターン３ａは直線状に形成され、配線パターン５ａは蛇行して形成されている。端子３ｂ，３ｃ間の距離及び端子５ｂ，５ｃ間の距離は２０ｍｍである。配線パターン３ａの長さは２０ｍｍである。抵抗用配線パターン５ａの長さは端子５ｂ，５ｃ間の最短経路により決定され、ここでは２００ｍｍである。

配線パターン３ａ及び抵抗用配線パターン５ａの抵抗値を測定したところ、配線パターン３ａは０.０３Ω（オーム）程度であり、抵抗用配線パターン５ａは０.３０Ω程度であった。このように、端子３ｂ，３ｃ間の距離及び端子５ｂ，５ｃ間の距離が同じであるのに配線パターン３ａと抵抗用配線パターン５ａで抵抗値が異なっており、抵抗用配線パターン５ａを０.３０Ωの抵抗として用いることができる。

表１に、銅配線パターンの断面積抵抗係数（Ω／ｍｍ²）を調べた結果を示す。サンプルとして、膜厚が０.０１７ｍｍ、長さが２００ｍｍの直線状の銅配線パターンを用いた。

このように、断面積抵抗係数、配線長、配線幅、厚みを決定することにより、所望の抵抗値をもつ抵抗用配線パターンを形成することができる。
例えば、表１の例では、０.０５０Ωの抵抗用配線パターンを得ようとする場合、配線幅が０.６ｍｍのときは配線長を約２４.７８ｍｍ、配線幅が０.７ｍｍのときは配線長を約２８.８６ｍｍ、配線幅が０.８ｍｍのときは配線長を約３２.９８ｍｍ、配線幅が１.０ｍｍのときは配線長を約４１.５３ｍｍにすればよい。

表２に、配線幅が０.８ｍｍ、配線厚みが０.０１７ｍｍでの抵抗ばらつき予想を調べた結果を示す。

図２は、３層配線パターン構造をもつ実施例を示す図であり、（Ａ）は第１層目配線パターン層を示す平面図、（Ｂ）は上面側から見た第２層目配線パターン層を示す平面図、（Ｃ）は上面側から見た第３層目配線パターン層を示す平面図、（Ｄ）は（Ａ）のＡ−Ａ位置での断面図である。図１と同じ機能を果たす部分には同じ符号を付す。

例えば、膜厚が０.２ｍｍ程度のエポキシ樹脂からなる絶縁性基板１の一表面１ａに、膜厚が０.０１７ｍｍ程度の銅からなる抵抗用配線パターン５ａ及び端子５ｂ，５ｃが形成されている。

絶縁性基板１の表面１ａ上に、例えば膜厚が０.１ｍｍ程度のエポキシ樹脂からなる絶縁性材料７が接着剤（図示は省略）を介して貼り付けられている。
絶縁性材料７の表面７ａに、抵抗用配線パターン５ａの端子５ｂに対応して、例えば膜厚が０.０３５ｍｍ程度の銅からなる電極９が形成されている。
絶縁性基板１の裏面１ｂに、抵抗用配線パターン５ａの端子５ｃに対応して、例えば膜厚が０.０３５ｍｍ程度の銅からなる電極１１が形成されている。

抵抗用配線パターン５ａの端子５ｂと電極９はスルーホール１３ａを介して電気的に接続されている。抵抗用配線パターン５ａの端子５ｃと電極１１はスルーホール１３ｂを介して電気的に接続されている。スルーホール１３ａ，１３ｂは絶縁性材料７及び絶縁性基板１を貫通して形成されている。
スルーホール１３ａ，１３ｂは銅メッキ処理によって形成されたものであり、スルーホール１３ａ，１３ｂの形成時に電極９，１１にも銅がメッキされる。抵抗用配線パターン５ａは、銅メッキ処理時には絶縁性基板１と絶縁性材料７によって覆われているので、メッキ処理が施されていない。

このように、抵抗用配線パターン５ａは中間層の配線パターン層により形成されているので、抵抗用配線パターン５ａがメッキされることはなく、安定した抵抗値を得ることができる。

図２に示した実施例では、３層配線パターン構造をもつプリント配線基板に本発明を適用しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、４層以上の配線パターン構造をもつプリント配線基板の中間層の配線パターン層により抵抗用配線パターンを形成するようにすれば、抵抗用配線パターンがメッキされることはなく、安定した抵抗値を得ることができる。

また、抵抗用配線パターンに高精度な抵抗値を要求しない場合には、スルーホール内のメッキ処理時に同時にメッキされた配線パターンを用いて抵抗用配線パターンを形成してもよい。

図３は、さらに他の実施例を示す平面図である。図１と同じ部分には同じ符号を付す。
絶縁性基板１上に、配線パターン（他の配線パターン）３ｄと、配線パターン３ｄの両端に設けられた端子３ｂ，３ｃと、抵抗用配線パターン５ａと、抵抗用配線パターン５ａの両端に設けられた端子５ｂ，５ｃが形成されている。配線パターン３ｄ、抵抗用配線パターン５ａ及び端子３ｂ，３ｃ，５ｂ，５ｃは同時に形成されたものであり、例えば膜厚が０.０１７ｍｍ程度の銅により形成されている。例えば、配線パターン３ｄの配線幅は０.１〜０.３ｍｍ、抵抗用配線パターン５ａの配線幅は０.８ｍｍである。配線パターン３ｄは直線状に形成され、配線パターン５ａは蛇行して形成されている。
この実施例では、抵抗用配線パターン５ａは配線パターン３ｄよりも太く形成されている。

抵抗用配線パターン５ａの抵抗値のばらつきを低減する方法として、抵抗用配線パターン５ａの配線幅を他の配線パターン３ｄよりも太くする方法を挙げることができる。
例えば他の配線パターン３ｄと同じ配線で抵抗用配線パターンを形成したときに配線パターンを形成する際の配線幅のばらつきにより抵抗用配線パターンの抵抗値のばらつきが許容範囲を超える場合、抵抗用配線パターン５ａが他の配線パターン３ｄよりも太い配線幅で形成されていることにより、抵抗用配線パターン５ａの抵抗値のばらつきを低減することができ、抵抗用配線パターン５ａの抵抗値のばらつきを許容範囲内に抑えることができる。

すなわち、抵抗用配線パターン５ａの抵抗値は配線長さと断面積に影響され、断面積だけを考えると厚みは例えば０.０１〜０.０２ｍｍ程度と薄く、その厚みの変化及びばらつきは小さいが、配線幅は例えば０.１〜０.３ｍｍ程度であり厚みに比べて数値が大きく、配線幅がばらつけば抵抗値のばらつきに大きく影響する。そこで、抵抗用配線パターン５ａの抵抗値のばらつきを許容範囲内に抑えることができる程度に配線幅を太く形成すればよい。

図３に示した実施例では、他の配線パターン３ａよりも太い配線幅で形成された抵抗用配線パターン５ａは蛇行して形成されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の配線パターンよりも太い配線幅で形成された抵抗用配線パターンは直線状や曲線であってもよいし、他の形状であってもよい。

図１、図２及び図３を参照して説明した各実施例では、抵抗用配線パターン５ａの端部は端子５ｂ，５ｃに接続されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、抵抗用配線パターンの端部は他の配線パターンに接続されていてもよい。
また、上記の実施例では、配線パターン及び抵抗用配線パターンの材料として銅を用いているが、本発明はこれに限定されるものではなく、配線パターン及び抵抗用配線パターンの材料は他の金属材料であってもよい。

図４に本発明を適用した二次電池の保護回路モジュールの回路図の一例を示す。
保護回路において、電池側外部端子４４ａ，４４ｂ間に二次電池４８が接続され、負荷側外部端子４６ａ，４６ｂ間に外部装置５０が接続され、電池側外部端子４４ａ、負荷側外部端子４６ａ間はプラス側の充放電回路５２ａにより接続され、電池側外部端子４４ｂ、負荷側外部端子４６ｂ間はマイナス側の充放電回路５２ｂにより接続されている。充放電回路５２ｂに抵抗用配線パターン５ａ、電流制御用トランジスタ５４及び電流制御用トランジスタ５６が直列に接続されている。電流制御用トランジスタ５４，５６は電界効果トランジスタにより構成されている。

充放電回路５２ａ，５２ｂ間に保護ＩＣ（Integrated circuit）チップ５８が接続されている。保護ＩＣチップ５８の電源電圧端子５８ａは抵抗素子６０を介して充放電回路５２ａに接続され、グランド端子５８ｂは電池側外部端子４４ｂ、電流制御用トランジスタ５４間の充放電回路５２ｂに接続され、充電器マイナス電位入力端子５８ｃは負荷側外部端子４６ｂ、電流制御用トランジスタ５６間の充放電回路５２ｂに抵抗素子６２を介して接続されている。電源電圧端子５８ａ、グランド端子５８ｂ間にコンデンサ６４が接続されている。過放電検出出力端子５８ｄは電流制御用トランジスタ５４のゲートに接続されている。過充電検出出力端子５８ｅは電流制御用トランジスタ５６のゲートに接続されている。
電池側外部端子４４ｂと二次電池４８の間にＰＴＣ素子６６が接続されている。

例えば、抵抗用配線パターン５ａの抵抗値は５.５Ω程度、電流制御用トランジスタ５４，５６のオン抵抗は３.０Ω程度である。抵抗用配線パターン５ａにより、充放電回路５２ｂの抵抗値を微調整することができる。

以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、形状、材料、配置などは一例であり、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内で種々の変更が可能である。

一実施例を示す平面図である。３層配線パターン構造をもつ実施例を示す図であり、（Ａ）は第１層目配線パターン層を示す平面図、（Ｂ）は上面側から見た第２層目配線パターン層を示す平面図、（Ｃ）は上面側から見た第３層目配線パターン層を示す平面図、（Ｄ）は（Ａ）のＡ−Ａ位置での断面図である。さらに他の実施例を示す平面図である。第本発明を適用した二次電池の保護回路モジュールの一例を示す回路図である。

符号の説明

１絶縁性基板
１ａ絶縁性基板の一表面
１ｂ絶縁性基板の裏面
３ａ，３ｄ配線パターン
３ｂ，３ｃ，５ｂ，５ｃ端子
５ａ抵抗用配線パターン
７絶縁性材料
７ａ絶縁性材料の表面
９，１１電極
１３ａ，１３ｂスルーホール

Claims

金属材料からなる配線パターンを備えたプリント配線基板において、
前記配線パターンと同じ金属材料で同時に形成された、抵抗として機能する抵抗用配線パターンを備えたことを特徴とするプリント配線基板。
前記抵抗用配線パターンは金属メッキ処理が施されていない請求項１に記載のプリント配線基板。
３層以上の配線パターン層を備え、前記抵抗用配線パターンは中間層の配線パターン層により形成されている請求項２に記載のプリント配線基板。
前記抵抗用配線パターンは蛇行して形成されている請求項１、２又は３に記載のプリント配線基板。
前記抵抗用配線パターンはプリント配線基板に形成された他の配線パターンよりも太い配線幅で形成されている請求項１から４のいずれかに記載のプリント配線基板。