JP2006511930A - 電子式自動車制御装置用のプリント回路基板 - Google Patents

Abstract

電子回路用のストリップ導体と、給電用の端子とを備え、適切なはんだを用いて少なくとも１個のＳＭＤ構成要素や他の電子的および／または電気的な部品が実装され、給電部が１つまたは複数の給電用ストリップ導体（２）に接続されている、プリント回路基板（１，１′）において、熱の発生に対して簡単な手段で効果的に防護すべきである。そのために、本発明に従い、少なくとも１つの給電用ストリップ導体（２）が、溶融ブリッジ（６）によって導電的に架橋された中断部を備え、溶融ブリッジ（６）が、ストリップ導体を形成する材料の融点よりも低い融点を有する基礎材料を含んでいるかまたはこの基礎材料からなっている。

Description

本発明は、電子回路用のストリップ導体と、給電用の端子とを備え、適切なはんだを用いて少なくとも１個のＳＭＤ構成要素や他の電子的および／または電気的な部品が実装され、給電部が１つまたは複数の給電用ストリップ導体に接続されている、プリント回路基板に関する。本発明は更に、このようなプリント回路基板を製作する方法に関する。

このようなプリント回路基板は特に電子式制御装置、例えばドライビングダイナミクスコントローラまたはＡＢＳコントローラで使用される。このようなプリント回路基板に取付けられた回路で、部品に起因する故障または製作に起因する故障が存在する場合、許容されるプリント回路基板温度を局部的に上回ることがあり得る。それによって、他の回路構成要素の故障が生じたり、出力損失の増大によって回路構成要素が付加的に加熱されることになり得る。この加熱は個々の回路構成要素または全体の機構グループを停止させることになる。

そこで、本発明の根底をなす課題は、部品または構成要素に起因する故障の発生時にも、意図しないそれ以上の加熱が確実に回避される、上記種類のプリント回路基板を提供することである。更に、このようなプリント回路基板を製作する方法を提供すべきである。

プリント回路基板に関する上記課題は、少なくとも１つの給電用ストリップ導体が、溶融ブリッジによって導電的に架橋された中断部を備え、溶融ブリッジが、ストリップ導体を形成する材料の融点よりも低い融点を有する基礎材料を含んでいるかまたはこの基礎材料からなっていることによって解決される。

その際、本発明は、部品故障に対して良好に保護された機構グループを準備するために、過熱の原因を適切に取り除くべきであるという考察から出発している。局部的な過熱は、電子部品が欠陥に基づいて過剰に局部的に熱を発生するときに生じる。この局部的な熱の発生は若干のケースで部品のはんだ付け部を剥がすことになる。プリント回路基板上のこのような部品が電気を案内する、特に広いプリント回路基板範囲で短絡を起こすと、流れる大きな電流に基づく熱の発生が部品の大きな損傷を生じることになる。これを効果的に阻止するために、プリント回路基板は任意の源からの熱供給に対して防護すべきである。そのために、プリント回路基板は特別な要素を備えている。この特別な要素はヒューズと異なり、局部的に発生する電流密度ではなく、局部的に発生する温度上昇に基づいて、プリント回路基板へのそれ以上の電流供給、ひいては付加的な熱源の発生を確実に阻止する。

アクティブ式外的影響力行使をしないで、パッシブ式自動システムのように、必要に応じたこのような中断を保証するために、プリント回路基板は給電用ストリップ導体の範囲に、予定破断個所のように、架橋中断部を備えている。架橋部は火災で発生する熱に反応することにより、火災の場合に適切に溶断するように設計されている。この観点から、溶融ブリッジを形成する基礎材料の融点が適切に選択される。

回路支持体は簡単なプリント回路基板でもよいし、２重層、４重層または多重層のような複数の配線平面を有するプリント回路基板でもよい。

プリント回路基板にＳＭＤ部品と呼ばれるいわゆる“表面実装部品”を実装する際に（例えば続いてＳＭＤ部品を実装し、その後はんだ付けするペースト状はんだ印刷）、このような溶融ブリッジは給電用ストリップ導体の意識的に設けられた中断部に挿入可能である。溶融ブリッジは好ましくは給電用端子（例えばコネクタプラグ）の近くに配置可能である。溶融ブリッジは好ましくは、高い融点の材料の中実片、特に適当なはんだまたは適当に形成されたはんだ材料範囲である。この場合、このはんだは使用されるはんだとほぼ同じ融点を有するかまたは特にはんだと同じ材料からなっている。

プリント回路基板の製作コストを低減するために、溶融ブリッジが普通のはんだ付け方法を用いて取付けできるように設計されていると有利である。そのために、溶融ブリッジの材料は好ましくは構成要素の固定のために使用されるはんだの融点よりも高い融点を有する。これによって、はんだ付けプロセス中に、溶融ブリッジが溶融しないので有利である。これにより、溶融ブリッジはストリップ導体の中断範囲内の適当な個所で同様に慣用のはんだ付けプロセス中にはんだによって固定することが可能である。

普通の運転状態で溶融ブリッジの充分に高い導電性を保証するために、それぞれの溶融ブリッジが完全に金属材料、好ましくは錫または錫合金からなっていると有利である。更に、供給電圧を伝達するために充分である、ストリップ導体に対する高価値の電気的な接触を保証するために、他の実施形または代替的な有利な実施形において、それぞれの溶融ブリッジがはんだ付けプロセスで使用されるはんだによってストリップ導体の材料に導電的に接続されている。

プリント回路基板の製作の際の製作コストを低減する目的で、従来の低コストの実装方法を使用できるようにするために、溶融ブリッジが自動実装プロセスで使用できるように形成されていると有利である。そのために、溶融ブリッジは、公知のＳＭＤ部品のように帯状袋またはカセットに入れて慣用の自動実装装置に供給可能であるように形成されていると有利である。

溶融ブリッジが線材または帯状薄板を切断することによって製作されていることにより、溶融ブリッジのきわめて簡単な構造が達成可能である。

溶融ブリッジを製作するために基礎材料がコーティング、特に錫または錫合金または金または不動態化された銅からなるコーティングによって有利に覆われていることにより、普通のはんだ材料を使用して、溶融ブリッジのきわめて望ましい導電性およびきわめて望ましいはんだ付け可能性が達成可能である。

プリント回路基板の製作方法に関して、上記の課題は、溶融ブリッジが、プリント回路基板の実装の直前に、好ましくは線材または帯状薄板を切断することによって製作されることによって解決される。それによって、プリント回路基板の実装の際に直接、必要に即したおよび状況に適用した、必要な溶融ブリッジの準備がきわめて簡単に保証される。

本発明によって得られる効果は特に、溶融ブリッジによってプリント回路基板の過熱が効果的に防止されることにある。更に、適当に形成されたプリント回路基板のレイアウトによって、熱を溶融ブリッジの方に伝播させることができる。熱が溶融ブリッジの範囲に達すると、一般的にブリッジ材料の融点が上回り、それによって給電が効果的に中断される。電流の中断によって、加熱が停止される。従って、プリント回路基板は、従来の電流ヒューズとは異なり、或る時間にわたって上昇した電流強さまたは電流密度に耐え、設定された限界温度よりも高い温度に反応して電流を中断する熱的な安全手段を備えている。

本発明の実施の形態を図に基づいて詳しく説明する。

図１に概略的に示したプリント回路基板１は特に電子制御装置、例えばドライビングダイナミクスコントローラ、ＡＢＳコントローラまたは他の車両制御機器で使用される。そのために、プリント回路基板１は図示していないＳＭＤ構成要素と、他の電子部品および／または電気部品を備えている。この構成要素や部品は適当なはんだを使用してプリント回路基板に取付けられ、図示していない多数のストリップ導体（条導体）を介して電気的に適切に相互接続されている。その際、プリント回路基板は簡単な回路基板としてあるいは例えば２重層、４重層または多重層のような複数の配線層を有するプリント回路基板として形成可能である。アクティブ式構成要素に電圧および／または電流を供給するために、プリント回路基板１は更に、幾つかの給電用ストリップ導体２を備えている。この給電用ストリップ導体は特に外部の電源部に接続するのに適するように形成されている。この使用目的の観点から、給電用ストリップ導体２は特にその材料とその寸法が適切に選択されている。

ストリップ回路基板１は、構成要素に起因する欠陥が生じたときでも、きわめて高い運転信頼性を生じるように形成されている。そのために、局部的に取り込まれた熱がプリント回路基板１の表面で広がるのが適切に抑制される。

このために、給電用ストリップ導体２は中断部または間隙を有し、この中断部または間隙はそれぞれ付設された溶融ブリッジ６によって架橋されている。その際、実施の形態において示すように例えば円筒形または直方体の形に形成可能である溶融ブリッジ６は、導電性材料、特に金属によって形成されている。この場合、溶融ブリッジの基礎材料（主成分材料）の融点は、給電用ストリップ導体２を形成する材料の融点よりも低く選択されている。従って、局部的に損傷した部品の熱の発生により、給電用ストリップ導体２または他のストリップ導体がそれ以上損傷する前に、それぞれの溶融ブリッジ６が溶断されるので、電気的な接触がそれぞれの中断部または間隙によって遮断される。それによって、部品の近くにおいて、電流供給または電圧供給の遮断が自動的に行われるので、供給される電気エネルギーによってそれ以上加熱が促進されることがない。このような遮断された電圧供給または電流供給の一例が、中央の給電用ストリップ導体２に示してある。この給電用ストリップ導体の場合、発生した間隙８の両側に、元の溶融ブリッジの残部からなる溶融玉１０が示してある。

溶融ブリッジ６は更に、基礎材料の融点がプリント回路基板１の実装のために使用されるはんだの融点よりも高くなるように形成されている。それによって、従来の実装方法の使用下および従来のはんだ付けプロセスの使用下でも、プリント回路基板１への溶融ブリッジ６の取付けが可能である。その際、溶融ブリッジ６ははんだ付けプロセスで使用されるはんだによって、付設の給電用ストリップ導体２の材料に連結されている。この溶融ブリッジ６は特に線材または帯状薄板の切断によって製作可能である。

プリント回路基板１の実装の際に用いられるはんだ付けプロセスと関連して、溶融ブリッジ６のきわめて良好な加工性を保証するために、それぞれの溶融ブリッジ６の基礎材料は、はんだ付けを促進するコーティング、特に錫、錫合金、金または不動態化された銅からなるコーティングによって覆われている。

更に、給電用ストリップ導体２から隣接する給電用ストリップ導体２への局部的な熱の伝達を効果的に阻止するために、図２に示した実施の形態では、プリント回路基板１′が幾つかの切欠き（凹部）１２を備えている。この切欠きのうちの１つだけが図２に示してある。その際、切欠きは隣接する給電用ストリップ導体２を互いに分離するので、給電用ストリップ導体２の間の方向に小さくなる熱伝導率に基づいて、局部的な火災の広がりが少なくとも困難である。このような切欠き１２を適切に設けることにより更に、プリント回路基板１′の側部の離れた範囲で部品欠陥が発生したときにも、図２に示した溶融ブリッジ６の範囲への適切な熱導入が達成されるように、プリント回路基板１′の本体４における熱導入および熱拡散を誘導および配向することができる。従って、側方に離れた範囲で発生した火災の場合にも、適切な熱導入によって、溶融ブリッジ６の早期の破壊が保証されるので、離れた火災でも、パッシブシステムのような電流供給または電圧供給の確実な中断が保証される。

幾つかのストリップ導体を備えたプリント回路基板を示す図である。 プリント回路基板の代替的な実施の形態を示す図である。

符号の説明

１，１′ プリント回路基板
２ 給電用ストリップ導体
４ 本体
６ 溶融ブリッジ
８ 間隙
１０ 溶融玉
１２ 切欠き

Claims (10)

1. 電子回路用のストリップ導体と、給電用の端子とを備え、適切なはんだを用いて少なくとも１個のＳＭＤ構成要素や他の電子的および／または電気的な部品が実装され、給電部が１つまたは複数の給電用ストリップ導体（２）に接続されている、プリント回路基板（１，１′）において、少なくとも１つの給電用ストリップ導体（２）が、溶融ブリッジ（６）によって導電的に架橋された中断部を備え、溶融ブリッジ（６）が、ストリップ導体を形成する材料の融点よりも低い融点を有する基礎材料を含んでいるかまたはこの基礎材料からなっていることを特徴とするプリント回路基板。
2. 基礎材料の融点がプリント回路基板（１）の実装のために使用されるはんだの融点と同じであるかまたは高いことを特徴とする、請求項１記載のプリント回路基板（１，１′）。
3. 溶融ブリッジ（６）が完全に金属材料からなっていることを特徴とする、請求項１または２記載のプリント回路基板（１，１′）。
4. 金属材料が錫または錫合金を含んでいるかまたは錫または錫合金からなっていることを特徴とする、請求項３記載のプリント回路基板（１，１′）。
5. 溶融ブリッジ（６）がはんだ付けで使用されるはんだによってストリップ導体の材料に導電的に接続されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一つに記載のプリント回路基板（１，１′）。
6. 溶融ブリッジ（６）が、それ自体知られているＳＭＤ部品のように帯状袋またはカセットに入れて慣用の自動実装装置に供給可能であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一つに記載のプリント回路基板（１，１′）。
7. 溶融ブリッジ（６）が線材または帯状薄板を切断することによって製作されていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一つに記載のプリント回路基板（１，１′）。
8. 溶融ブリッジ（６）を製作するために基礎材料がコーティング、特に錫または錫合金または金または不動態化された銅からなるコーティングによって覆われていることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一つに記載のプリント回路基板（１，１′）。
9. 隣接する給電用ストリップ導体（２）が切欠き（１２）によって互いに分離されていることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一つに記載のプリント回路基板（１，１′）。
10. 溶融ブリッジ（６）が、プリント回路基板（１，１′）の実装の直前に、特に線材または帯状薄板を切断することによって製作されることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一つに記載のプリント回路基板（１，１′）を製作する方法。

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