JP2012064978A

JP2012064978A - 配線システム

Info

Publication number: JP2012064978A
Application number: JP2011274824A
Authority: JP
Inventors: Takaaki Yamagiwa; 敬明山際
Original assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd
Current assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd
Priority date: 2011-12-15
Filing date: 2011-12-15
Publication date: 2012-03-29
Anticipated expiration: 2027-10-05
Also published as: JP5240354B2

Abstract

【課題】電子機器、例えばＥＣＵの小型化を妨げることなく、電子機器を静電気から保護することが可能な配線システムを提供する。
【解決手段】電子素子が実装される配線パターン５〜１２を有する回路基板２と、電気部品が接続される電気配線２３〜３０と、電気配線２３〜３０に接続された端子１４〜２１が複数配列された端子配列部１３とを備えており、端子配列部１３は、互いに隣接して配置された第１端子１６と第２端子１５とを含み、第１端子１６は、配線パターンのうち、接地経路を有する配線パターン７、または電気配線のうち、接地経路を有する電気配線２５に接続されており、第２端子１５は、配線パターンのうち、静電気Ｖに対して易破壊性の電子素子２２が実装される配線パターン６に接続されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、静電気が印加される環境下で用いられる回路基板用の配線システムに関する。

電子機器、例えば車両用の電子制御ユニット（Electronic Control Unit：以下、ＥＣＵという）は、車両組立作業中または車両修理中に作業者や車体等に帯電している静電気が、ＥＣＵの入出力端子を介して印加されることがある。静電気は数千〜数万Ｖの高電圧であり、このような高電圧がＥＣＵに印加されると、ＥＣＵに組み込まれている電子素子が内部破壊されて、ＥＣＵの故障の原因となる。このため、車両用のＥＣＵは、製品仕様として静電気に対する耐性が求められ、例えば「±２５ＫＶの静電気が印加されても故障しないこと」との条件で、仕様が指定されることになる。

ＥＣＵを静電気から保護する対策として、例えば特許文献１に記載されているように、トランジスタで構成されるカレントミラー回路と、前記トランジスタおよび前記カレントミラー回路の動作用電源または接地間に接続された抵抗素子とを含む回路を、ＥＣＵの回路基板に形成して保護回路を構成する方法が知られている。

この方法によれば、ＥＣＵに、ＥＣＵの動作電圧を超える静電気のような高電圧が印加された場合、前記カレントミラー回路および前記抵抗素子によって、前記高電圧をＥＣＵの動作電圧の範囲内に低下させることにより、ＥＣＵを保護している。

特開２００６−１５７５７８号公報

前記静電気保護回路は、上述のような効果を奏するものの、近年のＥＣＵでは、内蔵される回路基板の実装密度を高くしてＥＣＵを小型化することが要求されているため、前記保護回路を構成するための前記カレントミラー回路や前記抵抗素子を設けるスペースを確保することが困難化している。

そこで、本発明は、上述の課題に鑑みてなされたもので、電子機器、例えばＥＣＵの小型化を妨げることなく、電子機器を静電気から保護することが可能な配線システムを提供することを目的とする。

本発明の一の局面に係る配線システムは、電子素子が実装される配線パターンを有する回路基板と、複数の端子が配列された端子配列部とを備えた配線システムであって、前記端子配列部は、互いに隣接して配置された第１端子と第２端子とを含み、前記第１端子は、前記配線パターンのうち、接地経路を有する配線パターンに接続されており、前記第２端子は、前記配線パターンのうち、静電気に対して易破壊性の電子素子が実装される配線パターンに接続され、前記接地経路を有する前記配線パターンに実装される電子素子が、アバランシェ効果を有する電子素子であることを特徴とする。

上記の配線システムによれば、静電気が、例えば車両組立作業中または車両修理中に、易破壊性の電子素子が実装される配線パターンに印加されたとしても、前記第１端子を前記第２端子に隣接して配置することで、静電気をアースすることができる。すなわち、静電気は、まず、易破壊性電子素子が実装される前記配線パターンから前記第２端子に導かれ、つづいて前記第２端子と該第２端子に隣接する前記第１端子との間で放電される。この後、放電された静電気は、前記第１端子に接続された接地経路である接地配線パターンを介してアースすることができる。これにより、易破壊性電子素子に直接静電気が印加されることを防止できる。したがって、電子素子の内部破壊を防止することができ、ひいては電子素子を内蔵するＥＣＵが、その機能を低下させる、または機能を失うことを防止できる。

また、前記接地経路を有する前記配線パターンに実装される電子素子が、アバランシェ効果を有する電子素子である。このため、複数の配線パターンのうちの１つに実装される、アバランシェ効果を有する前記電子素子を介して静電気をアースすることができるので、前記回路基板の実装密度を低下させることなく、易破壊性の電子素子を静電気から保護することができる。

本発明の他の局面に係る配線システムは、電子素子が実装される配線パターンを有する回路基板と、電気部品が接続される電気配線と、前記電気配線に接続された端子が複数配列された端子配列部とを備えた配線システムであって、前記端子配列部は、互いに隣接して配置された第１端子と第２端子とを含み、前記第１端子は、前記配線パターンのうち、接地経路を有する配線パターン、または前記電気配線のうち、接地経路を有する電気配線に接続されており、前記第２端子は、前記配線パターンのうち、静電気に対して易破壊性の電子素子が実装される配線パターンに接続され、前記接地経路を有する前記配線パターンに実装される電子素子が、アバランシェ効果を有する電子素子であることを特徴とする。

上記の配線システムによれば、静電気が、例えば車両組立作業中または車両修理中に、易破壊性の電子素子が実装される配線パターンに印加されたとしても、前記第１端子を前記第２端子に隣接して配置することで、静電気をアースすることができる。すなわち、静電気は、まず、易破壊性電子素子が実装される前記配線パターンから前記第２端子に導かれ、つづいて前記第２端子と該第２端子に隣接する前記第１端子との間で放電される。この後、放電された静電気は、前記第１端子に接続された接地経路である、接地配線パターンまたは接地電気配線を介してアースすることができる。これにより、易破壊性電子素子に直接静電気が印加されることを防止できる。したがって、電子素子の内部破壊を防止することができ、ひいては電子素子を内蔵するＥＣＵが、その機能を低下させる、または機能を失うことを防止できる。

また、前記回路基板に、別途、静電気対策のための専用の複雑な回路や、専用の抵抗素子等を設けることなく、静電気をアースすることを可能にしているので、回路基板の実装密度を低下させることはなく、前記回路基板を内蔵する電子機器、例えばＥＣＵの小型化の要求に応えることができる。

本発明のさらに他の実施形態では、前記接地経路を有する前記電気配線が、該電気部品に接続された電気部品を介して接地されている。前記電気部品は、例えば、複数の接点を有するスイッチ素子であり、前記スイッチ素子の一方の接点に、前記電気配線が接続されると共に、他方の接点が接地されている。また、前記電気部品は、前記スイッチ素子に代えて、易破壊性の前記電子素子よりも低い抵抗値を有する抵抗素子としてもよい。この構成によれば、前記電気配線に接続された前記電気部品を介して静電気をアースすることができるので、前記回路基板の実装密度を低下させることなく、易破壊性の電子素子を静電気から保護することができる。

本発明の配線システムによれば、電子機器、例えばＥＣＵの小型化を妨げることなく、電子機器を静電気から保護することが可能である。

本発明の第１実施形態に係る配線システムの概略図である。図１の配線システムの端子配列部の概略図である。本発明の第２実施形態に係る配線システムの概略図である。第２実施形態の変形例を示す概略図である。本発明の第３実施形態に係る配線システムの概略図である。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

（実施形態１）
図１は、本発明に係る第１実施形態の配線システム１Ａの概略図である。この配線システム１Ａは、所定の電子素子が実装される第１〜第８配線パターン５〜１２を有する回路基板２と、所定のパターンに配列された第１〜第８端子１４〜２１を有し、回路基板２に実装される端子配列部１３と、所定の電気部品を有する第１〜第８電気回路３２〜３９に接続されると共に、第１〜第８端子１４〜２１に接続された第１〜第８電気配線２３〜３０とを含む。

回路基板２は、例えば車両用の電子制御ユニット（ＥＣＵ）３に内蔵される回路基板である。端子配列部１３の第１〜第８端子１４〜２１は、図２に示すように、互いに所定の間隔をあけて、例えば上下の各列に４本ずつのパターンで配列されており、図示しないリード線等によって回路基板２上の対応する第１〜第８配線パターン５〜１２に接続されている。図１では、８本の端子および８本の配線パターンを示しているが、それらの数は限定されない。

図１に示すように、第３端子１６に接続された第３配線パターン７は、それ自体が接地経路として構成されている。これにより、第３端子１６は、常に接地された状態の接地端子として構成されている。一方、第３端子１６に隣接する第２端子１５に接続された第２配線パターン６には、易破壊性の電子素子２２、例えばコンデンサが実装される。なお、ここでの“易破壊性電子素子”とは、数千〜数万Ｖの静電気が印加されると、内部破壊が生じる可能性の高い電子素子のことをいい、他にはＣ−ＭＯＳＩＣやマイコン等の半導体素子が挙げられる。

この第１実施形態によれば、静電気Ｖが、例えば車両組立作業中または車両修理中に、第２電気配線２４から、易破壊性の電子素子２２が実装された第２配線パターン６に接続された第２端子１５に印加されたとしても、第２端子１５が、接地端子である第３端子１６に隣接して配置されているので、静電気Ｖを、接地経路である第３配線パターン７を通して逃がすことができる。すなわち、静電気Ｖを、矢印で示すように、まず、接地端子である第３端子１６に隣接して配置された第２端子１５に導き、つづいて第２端子１５と第３端子１６との間で放電させた後、第３端子１６に接続された接地経路である第３配線パターン７を介してアースすることができる。これにより、第２配線パターン６の易破壊性電子素子２２に静電気Ｖが直接印加されることを防止できる。したがって、電子素子２２の内部破壊を防止することができ、ひいては電子素子２２を内蔵するＥＣＵ３が、その機能を低下させる、または機能を失うことを防止できる。

また、静電気Ｖが第２電気回路３３に印加されたとしても、上述のように、静電気Ｖは、まず第２電気配線２４を通って第２端子１５に導かれ、つづいて第２端子１５と第３端子１６との間で放電された後、第３配線パターン７を介してアースされる。これにより、静電気Ｖが、第２電気配線２４から第２端子１５を通過して易破壊性電子素子２２に直接印加されることを防止できる。

第２端子１５は第３端子１６に隣接して配置されているが、第１実施形態において、“隣接”とは、数千〜数万Ｖの静電気Ｖが第２配線パターン６または第２電気回路３３へ印加されたときに、第２端子１５と第３端子１６との間で放電が生起され易い間隔で配置されていることを意味する。また、第３端子１６を常に接地端子とする必要は必ずしもなく、第２端子１５に隣接する端子であればよく、例えば第１端子１４または第６端子１９を接地端子としてもよい。

さらに、第１実施形態では、ＥＣＵ３の回路基板２２に、別途、静電気対策のための専用の複雑な回路や、専用の抵抗素子等を設けることなく、複数の端子のうちの第３端子１６を、電子素子が実装されていない単純な接地経路である第３配線パターン７に接続し、該第３配線パターン７を介して第２配線パターン６または第２電気回路３３に印加される静電気Ｖを逃がしているだけなので、ＥＣＵ３の回路基板２の実装密度を低下させることはなく、ＥＣＵ３の小型化の要求に応えることができる。

（実施形態２）
図３は、本発明に係る第２実施形態の配線システム１Ｂの概略図である。第１実施形態では、第３端子１６に接続された第３配線パターン７を接地経路として構成していたが、第２実施形態では、第３端子１６に接続された第３電気配線２５を接地経路として構成している。すなわち、第３電気配線２５は、第３電気回路３４の一部を構成する電気部品４０であるスイッチ素子を介して第３電気回路に接続されている。スイッチ素子４０は第１〜第３接点４１〜４３を有しており、第３電気配線２５は、スイッチ素子４０の第１接点４１を介して第３電気回路３４に接続されている。スイッチ素子４０の第２接点４２は、常に接地されている。これにより、スイッチ素子４０の第１接点４１と第２接点４２とが接続されているとき、第３電気配線２５は、接地経路を形成すると共に、第３電気配線２５に接続された第３端子１６は、接地端子として構成される。

第３電気回路３４は、例えば車両のワイパーを駆動するための回路であり、その場合、スイッチ素子４０は、ワイパーのワイパーブレードが規定の停止位置で停止しているか否かを検出するスイッチである。ワイパーブレードが規定の停止位置にあるとき、スイッチ素子４０の第１接点４１と第２接点４２とは、常に接続された状態なので、第３電気回路３４は、接地経路となる。なお、ワイパーブレードが動作しているとき、第１接点４１と第３接点４３とは接続された状態となる。

また、スイッチ素子４０は、車両に搭載されるラジオの盗難を検出するスイッチであって、ラジオが所定の位置に取り付けられているときは、第１接点４１と第２接点４２とが接続されて接地された状態に維持されるスイッチであってもよい。

さらに、スイッチ素子４０は、車両の座席シートベルトの着用／非着用を検出するスイッチであって、シートベルトが非着用状態にあるときは、第１接点４１と第２接点４２とが接続されて接地された状態に維持されるスイッチであってもよい。

第２実施形態のその他の構成は、第１実施形態の構成と同一なので、その説明を省略する。また、図３では、第２電気配線２４、第３電気配線２５および第３電気回路３４以外の電気配線および電気回路は、図の簡略化のため省略している。

この第２実施形態によれば、静電気Ｖが、例えば車両組立作業中または車両修理中に、第２電気配線２４から、電子素子２２が実装された第２配線パターン６に接続された第２端子１５に印加されたとしても、第２端子１５を、接地端子である第３端子１６に隣接して配置することで、静電気Ｖを、接地経路である第３電気配線２５を通して逃がすことができる。すなわち、静電気Ｖを、矢印で示すように、まず、接地端子である第３端子１６に隣接して配置された第２端子１５に導き、つづいて第２端子１５と第３端子１６との間で放電させる。その後、第３端子１６に放電された静電気Ｖを、第３端子１６に接続された接地経路である第３電気配線２５に導き、車両組立作業中または車両修理中は第１接点４１と第２接点４２とが接続されているスイッチ素子４０を介してアースすることができる。これにより、第２配線パターン６の易破壊性電子素子２２に直接静電気Ｖが印加されることを防止できる。したがって、電子素子２２の内部破壊を防止することができ、ひいては電子素子２２を内蔵するＥＣＵ３が、その機能を低下させる、または機能を失うことを防止できる。

また、静電気Ｖが第２電気回路３３に印加されたとしても、上述のように、静電気Ｖは、まず第２電気配線２４を通って第２端子１５に導かれ、つづいて第２端子１５と第３端子１６との間で放電される。その後、第３端子１６に放電された静電気Ｖは、第３電気配線２５に導かれ、スイッチ素子４０を介してアースされる。これにより、静電気Ｖが第２端子１５を通過して易破壊性電子素子２２に直接印加されることを防止できる。

また、第２実施形態では、ＥＣＵ３の回路基板２に、別途、静電気Ｖ対策のための専用の複雑な回路や、専用の抵抗素子等を設けることなく、特定の状態にあるとき、例えばワイパーのワイパーブレードが規定の停止位置にあるときは接地された状態に維持されるスイッチ素子４０を用いて静電気Ｖをアースしているだけなので、ＥＣＵ３の回路基板２の実装密度を低下させることはなく、ＥＣＵ３の小型化の要求に応えることができる。

図４は、図３の第２実施形態の変形例を示す概略図である。第３電気配線２５は、第２実施形態では、第３電気回路３４のスイッチ素子４０に接続されているが、この変形例では、第３電気回路３４を構成する電気部品４５である抵抗素子に接続されている。抵抗素子４５は接地されており、これにより、第３電気配線２５は、抵抗素子４５を介して接地経路として構成されている。抵抗素子４５は、第２配線パターン６の易破壊性電子素子２２よりも低い抵抗値を有する抵抗素子であればよく、例えば車両のルームライトを構成する電球である。

この変形例によれば、第２端子１５と第３端子１６との間で放電されて第３電気配線２５に導かれた静電気Ｖは、抵抗素子４５を通過してアースされる。これにより、第２配線パターン６の易破壊性電子素子２２（図３）に直接静電気Ｖが印加されることを防止できるので、電子素子２２の内部破壊を回避できる。

図３の第２実施形態および図４の変形例は、上述のように、印加された静電気ＶをＥＣＵ３の外部でアースするものである。

（実施形態３）
図５は、本発明の第３実施形態に係る配線システム１Ｃの概略図である。本実施形態では、第３配線パターン７には、例えばＭＯＳＦＥＴ素子のような電子素子４７が実装されており、第３電気配線２５は、例えば電磁リレースイッチを構成する第３電気回路３４に接続されている。第３配線パターン７に実装される電子素子４７は、静電気Ｖのような高電圧が印加されるとアバランシェ効果により静電気Ｖをアースすることが可能な低インピーダンスの電子素子であればよい。そのような電子素子４７を選択することで、第３配線パターン７を、低インピーダンスの接地配線パターンとして構成できると共に、第３配線パターン７に接続される第３端子１６を、低インピーダンス端子、つまり接地端子として構成できる。第３実施形態のその他の構成は、第１実施形態の構成と同一なので、その説明を省略する。

この第３実施形態によれば、静電気Ｖが、例えば車両組立作業中または車両修理中に、第２電気配線２４から、易破壊性の電子素子２２が実装された第２配線パターン６に接続された第２端子１５に印加されたとしても、第２端子１５を、接地端子である第３端子１６に隣接して配置することで、静電気Ｖを、接地経路を備えた第３配線パターン７を通して逃がすことができる。すなわち、静電気Ｖを、矢印で示すように、まず、第３端子１６に隣接して配置された第２端子１５に導き、つづいて第２端子１５と第３端子１６との間で放電させた後、第３端子１６に接続された第３配線パターン７に導くことができる。このとき、第３配線パターン７に実装されたＭＯＳＦＥＴ素子４７は、アバランシェ効果により、ドレイン４８−ソース４９間が導通状態となるので、静電気Ｖをアースすることができる。これにより、第２配線パターン６の易破壊性電子素子２２に直接静電気Ｖが印加されることを防止できる。したがって、電子素子２２の内部破壊を防止することができ、ひいては電子素子２２を内蔵するＥＣＵ３が、その機能を低下させる、または機能を失うことを防止できる。

また、静電気Ｖが第２電気回路３３に印加されたとしても、上述のように、静電気Ｖは、まず第２電気配線２４を通って第２端子１５に導かれ、つづいて第２端子１５と第３端子１６との間で放電される。その後、第３端子１６に放電された静電気Ｖは、第３配線パターン７に導かれ、ＭＯＳＦＥＴ素子４７を介してアースされる。これにより、静電気Ｖが第２端子１５を通過して易破壊性電子素子２２に直接印加されることを防止できる。

第１実施形態および第３実施形態は、上述のように、印加された静電気ＶをＥＣＵ３の内部でアースするものである。

なお、空気の絶縁破壊電圧は、約３０ＫＶ／ｃｍ程度であるので、第２端子１５と第３端子１６との間隔を８ｍｍ以下とすれば、±２５ＫＶの静電気を放電させることができる。車両用ＥＣＵに用いられる端子の間隔は、ＥＣＵの小型化・高性能化のため、２〜３ｍｍ以下と極めて狭くなっており、±２５ＫＶの静電気を放電させることができ、要求仕様に合致させることができる。

１Ａ〜１Ｃ配線システム
２回路基板
３ＥＣＵ
５〜１２第１〜第８配線パターン
１３端子配列部
１４〜２１第１〜第８端子
２２電子素子
２３〜３０第１〜第８電気配線
３２〜３９第１〜第８電気回路
Ｖ静電気

Claims

電子素子が実装される配線パターンを有する回路基板と、複数の端子が配列された端子配列部とを備えた配線システムであって、
前記端子配列部は、互いに隣接して配置された第１端子と第２端子とを含み、
前記第１端子は、前記配線パターンのうち、接地経路を有する配線パターンに接続されており、
前記第２端子は、前記配線パターンのうち、静電気に対して易破壊性の電子素子が実装される配線パターンに接続され、
前記接地経路を有する前記配線パターンに実装される電子素子が、アバランシェ効果を有する電子素子である配線システム。
電子素子が実装される配線パターンを有する回路基板と、電気部品が接続される電気配線と、前記電気配線に接続された端子が複数配列された端子配列部とを備えた配線システムであって、
前記端子配列部は、互いに隣接して配置された第１端子と第２端子とを含み、
前記第１端子は、前記配線パターンのうち、接地経路を有する配線パターン、または前記電気配線のうち、接地経路を有する電気配線に接続されており、
前記第２端子は、前記配線パターンのうち、静電気に対して易破壊性の電子素子が実装される配線パターンに接続され、
前記接地経路を有する前記配線パターンに実装される電子素子が、アバランシェ効果を有する電子素子である配線システム。