JP2018037459A - Multilayer substrate and method for preventing fire from spreading therein - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、積層基板、及びその延焼抑制方法に関する。 The present invention relates to a laminated substrate and a method for suppressing the spread of fire.
現在、ＰＣＢ（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ）等の配線基板は、高密度実装化が進み、複数の基板を積層した積層基板となっているのが普通である。その配線基板では、配線パターン間のトラッキング、実装された電子部品の異常発熱（例えばクラックによるもの）、等が発生する場合がある。基板に樹脂性基板等が採用されている場合、高温により基板が炭化して層間を短絡する電導路が形成され、その電導路を短絡電流が流れることにより、燃焼することがある。 At present, a wiring board such as a PCB (Printed Circuit Board) is generally a laminated board in which a plurality of boards are laminated due to the progress of high-density mounting. In the wiring board, tracking between wiring patterns, abnormal heat generation (for example, due to cracks) of mounted electronic components, and the like may occur. When a resinous substrate or the like is employed as the substrate, a conductive path that carbonizes the substrate due to a high temperature and short-circuits between layers is formed, and a short-circuit current flows through the conductive path, which may cause burning.
一旦、形成された電導路が燃焼した場合、その電導路を挟む層の各配線パターンに沿って、燃焼部分（ホットポイント）が移動する延焼が発生することが多い。これは、燃焼によって新たな電導路が形成され、新たに形成された電導路に短絡電流が流れるからである。 Once the formed conductive path burns, there are many cases where fire spread occurs in which the combustion portion (hot point) moves along each wiring pattern of the layer sandwiching the conductive path. This is because a new conducting path is formed by combustion, and a short-circuit current flows through the newly formed conducting path.
延焼を抑制する従来の配線基板としては、例えば本来の配線パターンに加えて、その配線パターンから分岐させた配線パターン、及び空隙を設けたものがある（例えば特許文献１参照）。この配線基板では、分岐させた配線パターンにより延焼方向を制御し、空隙はその延焼方向上に設けられている。それにより、空隙で延焼を止めるようになっている。 As a conventional wiring board that suppresses the spread of fire, for example, in addition to the original wiring pattern, there is a wiring pattern branched from the wiring pattern and a space provided (see, for example, Patent Document 1). In this wiring board, the fire spreading direction is controlled by the branched wiring pattern, and the gap is provided on the fire spreading direction. As a result, the spread of fire is stopped in the gap.
この従来の配線基板での延焼方向の制御は、配線パターンによる燃焼のし難さを利用している。基本的には、配線パターンが形成されていない部分の基板は、その配線パターンが形成されている部分の基板よりも燃焼し易い。 The control of the fire spreading direction in this conventional wiring board utilizes the difficulty of burning due to the wiring pattern. Basically, the portion of the substrate where the wiring pattern is not formed is more likely to burn than the portion of the substrate where the wiring pattern is formed.
しかし、積層基板では、上記のように、各層に配線パターンが形成されており、２つの層の配線パターン間を短絡電流が流れることによって、延焼は配線パターンに沿って進行する。このことから、積層基板では、配線パターンによる燃焼のし難さは基本的に期待できない。それにより、積層基板での延焼では、層間を流れる短絡電流を想定することが重要である。 However, in the multilayer substrate, the wiring pattern is formed in each layer as described above, and the fire spread proceeds along the wiring pattern when a short-circuit current flows between the wiring patterns of the two layers. For this reason, in the multilayer substrate, it is basically impossible to expect the difficulty of burning due to the wiring pattern. Accordingly, it is important to assume a short-circuit current flowing between the layers in the spread of fire on the laminated substrate.
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、積層基板での延焼を抑制することを目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem, and an object thereof is to suppress the spread of fire on a laminated substrate.
上記課題を解決するために、本発明の一態様は、複数の基板を積層配置した積層基板であって、前記積層基板の２つの表層のうちの一方に設けられた電子部品と、前記電子部品と前記積層基板上の電源とを電気的に接続する、複数の層を介した給電路と、前記表層における前記給電路上に設けられた放熱機構と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, an embodiment of the present invention is a multilayer substrate in which a plurality of substrates are stacked, the electronic component provided on one of the two surface layers of the multilayer substrate, and the electronic component And a power supply path through a plurality of layers that electrically connect the power source on the multilayer substrate, and a heat dissipation mechanism provided on the power supply path in the surface layer.
本発明によれば、積層基板での延焼を抑制することができる。 According to the present invention, it is possible to suppress the spread of fire on the laminated substrate.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は、第１の実施形態による積層基板の概略断面を説明する図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram for explaining a schematic cross section of the multilayer substrate according to the first embodiment.
この積層基板１は、図１に示すように、３つの基板１１（１１−１〜１１−３）を積層し、第１層１２（１２−１）、及び最下層である第４層１２（１２−４）を表層とする４層の配線基板である。各基板１１は、樹脂性（例えばガラスエポキシ）である。 As shown in FIG. 1, the laminated substrate 1 is formed by laminating three substrates 11 (11-1 to 11-3), a first layer 12 (12-1), and a fourth layer 12 ( 12-4) is a four-layer wiring board having a surface layer. Each substrate 11 is resinous (for example, glass epoxy).
第１層１２−１は、実装すべき各種電子部品の実装用であり、第４層１２−４は、第１層１２−１に実装できない電子部品、及びその第１層１２−１の実装対象ではない電子部品（主に素子）の実装に用いられる。図１では、第１層１２−１に実装された電子部品として、コネクタ１３、及びモータドライバ１４を示している。 The first layer 12-1 is for mounting various electronic components to be mounted, the fourth layer 12-4 is an electronic component that cannot be mounted on the first layer 12-1, and the mounting of the first layer 12-1. Used for mounting non-target electronic components (mainly elements). FIG. 1 shows a connector 13 and a motor driver 14 as electronic components mounted on the first layer 12-1.
コネクタ１３は、外部電源と接続されている。それにより、コネクタ１３は、積層基板１における電源となっている。モータドライバ１４は、モータを駆動するためのデバイスである。ここでは、モータドライバ１４は、トラッキング、或いは異常発熱により、基板１１を炭化させて層間の電導路を発生させる発火源の例として示している。 The connector 13 is connected to an external power source. Thereby, the connector 13 is a power source in the multilayer substrate 1. The motor driver 14 is a device for driving the motor. Here, the motor driver 14 is shown as an example of an ignition source that carbonizes the substrate 11 by tracking or abnormal heat generation to generate a conductive path between layers.
第２層１２−２には、全体に渡り、グランドと接続された配線パターン（以降「グランドパターン」と表記する）が形成されている。それにより、第２層１２−２は、グランド層となっている。第３層１２−３には、全体に渡り、コネクタ１３と接続された配線パターン（以降「電源パターン」と表記する）が形成されている。それにより、第３層は電源層となっている。 The second layer 12-2 is formed with a wiring pattern (hereinafter referred to as “ground pattern”) connected to the ground throughout. Thereby, the second layer 12-2 is a ground layer. The third layer 12-3 is formed with a wiring pattern (hereinafter referred to as “power supply pattern”) connected to the connector 13 throughout. Thereby, the third layer is a power supply layer.
コネクタ１３と第３層１２−３の配線パターン２２とは、ビア２０により接続されている。モータドライバ１４は、ビア１６により第２層１２−２と接続され、ビア１７により第３層１２−３の配線パターン２１と接続されている。 The connector 13 and the wiring pattern 22 of the third layer 12-3 are connected by a via 20. The motor driver 14 is connected to the second layer 12-2 by the via 16, and is connected to the wiring pattern 21 of the third layer 12-3 by the via 17.
第１層１２−１には、放熱機構１５が実装されている。この放熱機構１５（或いは直接、若しくは間接的に接する配線パターン）の２つの端子のうちの一方は、ビア１８により第３層１２−３の配線パターン２１と接続され、他方は、ビア１９により第３層１２−３の配線パターン２２と接続されている。それにより、コネクタ１３からの電流は、ビア２０、配線パターン２２、ビア１９、放熱機構１５、ビア１８、配線パターン２１、及びビア１７を介してモータドライバ１４に供給される。 A heat dissipation mechanism 15 is mounted on the first layer 12-1. One of the two terminals of the heat dissipation mechanism 15 (or the wiring pattern in direct or indirect contact) is connected to the wiring pattern 21 of the third layer 12-3 by the via 18, and the other is connected to the wiring 19 by the via 19. The wiring pattern 22 of the third layer 12-3 is connected. Thereby, the current from the connector 13 is supplied to the motor driver 14 via the via 20, the wiring pattern 22, the via 19, the heat dissipation mechanism 15, the via 18, the wiring pattern 21, and the via 17.
この放熱機構１５は、ビア１８とビア１９を電気的に接続するものとして図１に示しているが、そのビア１８とビア１９間の電気的な接続は配線パターンにより行っても良い。つまり、放熱機構１５は、その配線パターン上に設けたものであっても良い。 Although the heat dissipation mechanism 15 is shown in FIG. 1 as electrically connecting the via 18 and the via 19, the electrical connection between the via 18 and the via 19 may be performed by a wiring pattern. That is, the heat dissipation mechanism 15 may be provided on the wiring pattern.
コネクタ１３からの電流は、電源層である第３層１２−３の全体に渡って形成された電源パターンに供給される。配線パターン２２は、その一部である。図１では、コネクタ１３からモータドライバ１４までの電流の供給経路を明確に示すために、配線パターン２２を電源パターンと区別する形で示している。 The current from the connector 13 is supplied to a power supply pattern formed over the entire third layer 12-3 as a power supply layer. The wiring pattern 22 is a part thereof. In FIG. 1, in order to clearly show the current supply path from the connector 13 to the motor driver 14, the wiring pattern 22 is shown so as to be distinguished from the power supply pattern.
一方の配線パターン２１は、配線パターン２２（電源パターン）とは別の配線パターンである。この配線パターン２１を第３層１２−３に形成させたことにより、モータドライバ１４と放熱機構１５間は、ビア１７、配線パターン２１、及びビア１８を含む１つの給電路により接続される。 One wiring pattern 21 is a wiring pattern different from the wiring pattern 22 (power supply pattern). By forming the wiring pattern 21 on the third layer 12-3, the motor driver 14 and the heat dissipation mechanism 15 are connected by one power supply path including the via 17, the wiring pattern 21, and the via 18.
上記のように、モータドライバ１４は、基板１１を炭化させて電導路を発生させる発火源の例として図１に示している。その発火源となったモータドライバ１４は、その直下部分の基板１１−１を炭化させる。発熱量が大きい場合、更にその下に位置する基板１１−２をも炭化させる。 As described above, the motor driver 14 is shown in FIG. 1 as an example of an ignition source that carbonizes the substrate 11 to generate a conductive path. The motor driver 14 serving as the ignition source carbonizes the substrate 11-1 immediately below the motor driver 14. When the calorific value is large, the substrate 11-2 located therebelow is also carbonized.
基板１１−１の炭化により、ビア１６とビア１７間に短絡電流が流れる部分（ホットポイント）が発生する。基板１１−１のなかで短絡電流により燃焼した部分は電導しなくなる。しかし、燃焼によって熱量が伝達される周辺部分は炭化し、新たに電導路が形成される。基板１１−１のビア１６とビア１７間の部分における燃焼は、その基板１１−１のビア１７の図１に向かって右側の部分を炭化させ、ビア１７とビア１８間の延焼を可能にさせる。これは、第２層１２−２のグランドパターンとビア１７間、更にはそのグランドパターンとビア１８間に短絡電流が流れることが可能になるからである。それにより、モータドライバ１４の下方で発生した基板１１−１のホットポイントは、モータドライバ１４から放熱機構１５に向けて移動する。 Due to carbonization of the substrate 11-1, a portion (hot point) where a short-circuit current flows between the via 16 and the via 17 is generated. A portion burned by the short-circuit current in the substrate 11-1 is not conducted. However, the peripheral portion where the amount of heat is transmitted by combustion is carbonized, and a new conductive path is formed. The combustion in the portion between the via 16 and the via 17 of the substrate 11-1 carbonizes the right portion of the via 17 of the substrate 11-1 as viewed in FIG. . This is because a short-circuit current can flow between the ground pattern of the second layer 12-2 and the via 17 and between the ground pattern and the via 18. Thereby, the hot point of the board 11-1 generated below the motor driver 14 moves from the motor driver 14 toward the heat dissipation mechanism 15.
放熱機構１５には、放熱機構１５の下方を含む周辺の熱量が伝導する。その熱量の伝導により、放熱機構１５は放熱を行う。 The heat dissipation mechanism 15 is conducted with the amount of heat around the heat dissipation mechanism 15 including the lower part thereof. The heat dissipation mechanism 15 performs heat dissipation due to the conduction of the amount of heat.
その放熱により、放熱機構１５の下方を含む周辺部分の基板１１−１の温度上昇は、放熱機構１５が存在しない部分と比較して緩やかになる。それにより、ホットポイントの温度上昇もより穏やかになる。 Due to the heat radiation, the temperature rise of the substrate 11-1 in the peripheral portion including the lower side of the heat radiation mechanism 15 is moderate as compared with the portion where the heat radiation mechanism 15 does not exist. As a result, the temperature rise at the hot point becomes milder.
ホットポイントの温度上昇が抑制されることにより、基板１１−１の炭化の進行もより穏やかになる。それにより、燃焼により発生する熱量自体も抑制される。この結果、ホットポイントが放熱機構１５に達した場合、言い換えれば放熱機構１５に大きい熱量が流入する状況になった場合、そのホットポイントの移動速度、つまり延焼の進行速度は徐々に低下していき、最後に燃焼自体も止まることになる。そのように延焼が止まることにより、積層基板１の燃焼による被害（悪影響）も抑えられることとなる。 By suppressing the temperature rise at the hot point, the progress of carbonization of the substrate 11-1 becomes more gentle. Thereby, the amount of heat itself generated by combustion is also suppressed. As a result, when the hot point reaches the heat dissipation mechanism 15, in other words, when a large amount of heat flows into the heat dissipation mechanism 15, the moving speed of the hot point, that is, the progress rate of fire spread, gradually decreases. Finally, the combustion itself stops. By stopping the fire spread in this way, damage (adverse effects) due to combustion of the laminated substrate 1 can be suppressed.
一方、基板１１−２まで炭化し、電導路が形成された場合、その電導路が形成された部分（ホットポイント）が燃焼することがある。しかし、グランドパターン、及び電源パターンは共に、幅広い配線パターンである。ホットポイントの燃焼により新たに炭化するのは、そのホットポイントの周囲である。これらのことから、基板１１−２が燃焼しても、その燃焼によってより幅広い部分が炭化して、新たに形成されるホットポイントはより大きくなる。 On the other hand, when carbonization is performed up to the substrate 11-2 and a conductive path is formed, a portion (hot point) where the conductive path is formed may burn. However, the ground pattern and the power supply pattern are both wide wiring patterns. It is around the hot point that it is newly carbonized by the combustion of the hot point. For these reasons, even if the substrate 11-2 is combusted, a wider part is carbonized by the combustion, and a newly formed hot point becomes larger.
ホットポイント（電導路）が大きくなるほど、発生する熱量は抑制される。それにより、基板１１−２は、例え燃焼したとしても、延焼が持続し難くなっている。 As the hot point (conduction path) increases, the amount of heat generated is suppressed. Thereby, even if the board | substrate 11-2 combusts, it is difficult to continue fire spreading.
その基板１１−２の燃焼により発生する熱量は、基板１１−１だけでなく、ビア１８、及び１９を介して放熱機構１５に伝達される。その熱量の伝達により、基板１１−２のホットポイント、及びその周囲の温度の上昇が抑制される。このことから、放熱機構１５は、基板１１−２での延焼も抑制することができる。 The amount of heat generated by the combustion of the substrate 11-2 is transmitted not only to the substrate 11-1 but also to the heat dissipation mechanism 15 through the vias 18 and 19. Due to the transmission of the amount of heat, an increase in the hot point of the substrate 11-2 and the surrounding temperature is suppressed. For this reason, the heat dissipation mechanism 15 can also suppress the spread of fire on the substrate 11-2.
第２層１２−２、及び第３層１２−３は、デバイス間、素子間、或いはデバイスと素子間を接続する配線パターンの形成に用いられる場合がある。その場合であっても、放熱機構１５は、ホットポイント、及び周囲の温度の上昇を抑制することができる。それにより、放熱機構１５は、基板１１の位置に係わらず、ホットポイントが発生した基板１１の延焼を抑制することになる。 The 2nd layer 12-2 and the 3rd layer 12-3 may be used for formation of the wiring pattern which connects between devices, between elements, or between a device and elements. Even in that case, the heat dissipation mechanism 15 can suppress an increase in hot point and ambient temperature. Thereby, the heat dissipation mechanism 15 suppresses the spread of the fire of the substrate 11 where the hot point is generated regardless of the position of the substrate 11.
図２は、第１の実施形態における放熱機構による延焼を防止する仕組みを説明する図である。この図２において、２０１は発火箇所、２０２はホットポイント、２０３は放熱機構１５として採用された放熱板、２０４は放熱機構１５と電源であるコネクタ１３間の給電路、２０５は放熱機構１５とモータドライバ１４間の給電路、である。 FIG. 2 is a diagram illustrating a mechanism for preventing fire spread by the heat dissipation mechanism in the first embodiment. In FIG. 2, 201 is an ignition point, 202 is a hot point, 203 is a heat radiating plate adopted as the heat radiating mechanism 15, 204 is a power supply path between the heat radiating mechanism 15 and the connector 13 as a power source, and 205 is a heat radiating mechanism 15 and a motor. A power supply path between the drivers 14.
給電路２０４は、ビア２０、配線パターン２２（電源パターン）、及びビア１９を含む電流の供給経路である。他方の給電路２０５は、ビア１８、配線パターン２１、及びビア１７を含む電流の供給経路である。ここでは、説明上、便宜的に放熱板２０３（放熱機構１５）の上流側（コネクタ１３側）、及び下流側（発火源と想定するモータドライバ１４側）に分け、給電路を示している。 The power supply path 204 is a current supply path including the via 20, the wiring pattern 22 (power supply pattern), and the via 19. The other power supply path 205 is a current supply path including the via 18, the wiring pattern 21, and the via 17. Here, for convenience of explanation, the power supply path is shown by being divided into an upstream side (connector 13 side) and a downstream side (motor driver 14 side assumed to be an ignition source) of the heat dissipation plate 203 (heat dissipation mechanism 15).
モータドライバ１４自身の異常発熱、或いはクラック、若しくはトラッキング等により、モータドライバ１４の下方部分の基板１１−１が炭化して、ホットポイント２０２が発生する。そのホットポイント２０２が最初に発生した箇所が発火箇所２０１であり、ホットポイント２０２は、図２に示すように、給電路２０５に沿って、発火箇所２０１から放熱板２０３に向けて移動する。図２中に示す矢印は、ホットポイント２０２の移動する方向を表している。 Due to abnormal heat generation of the motor driver 14 itself, cracks, tracking, or the like, the substrate 11-1 in the lower part of the motor driver 14 is carbonized, and a hot point 202 is generated. The location where the hot point 202 first occurs is the ignition location 201, and the hot point 202 moves from the ignition location 201 toward the heat sink 203 along the power feeding path 205 as shown in FIG. 2. The arrow shown in FIG. 2 represents the direction in which the hot point 202 moves.
放熱板２０３に到達したホットポイント２０２からの熱量は、その放熱板２０３に伝達され、放熱される。その熱量の伝達によって、ホットポイント２０２の温度上昇は抑制される。その温度上昇の抑制に伴い、ホットポイント２０２の移動速度は徐々に低下し、基板１１−１のなかで新たに炭化される部分も徐々に減少する。周辺への熱伝導により、基板１１−１のなかで高温となっている範囲は拡大する。 The amount of heat from the hot point 202 that reaches the heat radiating plate 203 is transmitted to the heat radiating plate 203 and radiated. The increase in temperature of the hot point 202 is suppressed by the transmission of the heat quantity. With the suppression of the temperature rise, the moving speed of the hot point 202 gradually decreases, and the newly carbonized portion in the substrate 11-1 also gradually decreases. Due to heat conduction to the periphery, the high temperature range in the substrate 11-1 is expanded.
図２では、放熱板２０３上に描いたホットポイント２０２は、他のホットポイント２０２と網掛けの内容、及び大きさを異ならせている。これは、ホットポイント２０２の温度がより低くなる、ホットポイント２０２の周辺で温度が通常よりも高温となる部分が拡大する、ということを示すためである。実際には、ホットポイント２０２の大きさが一時的により大きくなっても、最終的にはホットポイント２０２は消滅することから、図２に示すようにはホットポイント２０２自体は拡大しない。 In FIG. 2, the hot points 202 drawn on the heat sink 203 are different from other hot points 202 in the content and size of the shaded area. This is to show that the temperature of the hot point 202 becomes lower, and the portion where the temperature becomes higher than usual around the hot point 202 expands. Actually, even if the size of the hot point 202 temporarily becomes larger, the hot point 202 eventually disappears, so the hot point 202 itself does not expand as shown in FIG.
熱伝達量の向上自体は、図３に示すように、フィン（放熱用の突起）３０１ａを設けた放熱板３０１を採用することで実現させることができる。また、図４に示すように、穴４０１ａを多数、設けた放熱板４０１を採用することでも実現させることができる。放熱板として、既存の素子、例えば平面形状の抵抗器を採用しても良い。 The improvement of the heat transfer amount itself can be realized by adopting a heat radiating plate 301 provided with fins (radiation protrusions) 301a as shown in FIG. Moreover, as shown in FIG. 4, it can also be realized by adopting a heat radiating plate 401 provided with a large number of holes 401a. As the heat sink, an existing element, for example, a planar resistor may be adopted.
放熱機構１５として放熱板を採用した場合、その幅（電流の流れる方向の交差方向上の長さ）Ｗ、及びその長さ（電流の流れる方向上の長さ）Ｌは、積層基板１に供給する電流量を考慮して決定する必要がある。その電流量として、一般的な電流量を想定した場合、幅Ｗ、及び長さＬは共に１０ｍｍ以上とするのが望ましい。抵抗器であれば、１６０８（１６ｍｍ×８ｍｍ）サイズ以上のものを採用するのが望ましい。 When a heat radiating plate is employed as the heat radiating mechanism 15, the width (the length in the cross direction of the current flow direction) W and the length (the length in the current flow direction) L are supplied to the laminated substrate 1. It is necessary to determine the amount of current to be determined. Assuming that the amount of current is a general amount of current, both the width W and the length L are preferably 10 mm or more. If it is a resistor, it is desirable to employ a 1608 (16 mm × 8 mm) size or larger.
上記放熱機構１５として採用可能な各放熱板２０３、３０１及び４０１は、何れもホットポイント２０２（例えば基板１１−１）からの熱量を放熱するためのものである。そのホットポイント２０２自体は、短絡電流によって燃焼する。このことから、図５に示すように、給電路２０４と給電路２０５間を電気的に接続するジャンパ線５０１を放熱機構１５として設けても良い。 Each of the heat dissipating plates 203, 301 and 401 that can be employed as the heat dissipating mechanism 15 is for dissipating heat from the hot point 202 (for example, the substrate 11-1). The hot point 202 itself burns by a short circuit current. Therefore, as shown in FIG. 5, a jumper wire 501 that electrically connects the power feeding path 204 and the power feeding path 205 may be provided as the heat dissipation mechanism 15.
給電路２０５を介して流れる短絡電流は、その給電路２０５を外れた位置では流れない。このことから、図５に示すように、基板１１−１上で給電路２０５と給電路２０４の電気的な接続を遮断させた場合、短絡電流による延焼を給電路２０５で止めることができる。 The short-circuit current flowing through the power supply path 205 does not flow at a position off the power supply path 205. From this, as shown in FIG. 5, when the electrical connection between the power feeding path 205 and the power feeding path 204 is interrupted on the substrate 11-1, the fire spreading due to the short-circuit current can be stopped by the power feeding path 205.
ジャンパ線５０１は、放熱板２０３、３０１、及び４０１とは異なり、その表面の大部分が露出していることから、より効率的な放熱が可能である。このことから、給電路２０５のなかでジャンパ線５０１と接続させた箇所、及びその周辺での温度上昇も、そのジャンパ線５０１によって抑制される。その温度上昇の抑制により、給電路２０５で延焼を止めることはより確実に行えるようになる。このジャンパ線５０１は、放熱板、或いは後述する幅を広くした配線パターン等と組み合わせても良い。 Unlike the heat sinks 203, 301, and 401, the jumper wire 501 can expose heat more efficiently because most of its surface is exposed. For this reason, the jumper wire 501 also suppresses the temperature rise at the location connected to the jumper wire 501 in the power supply path 205 and the vicinity thereof. By suppressing the temperature rise, it is possible to more reliably stop the fire spread in the power supply path 205. The jumper wire 501 may be combined with a heat sink or a wiring pattern having a wider width, which will be described later.
なお、延焼抑制方法を含む本実施形態では、給電路２０５は第３層１２−３を介してモータドライバ１４と放熱機構１５（或いはそれが接する配線パターン）を接続しているが、それらを第１層１２−１で接続するものであっても良い。このことから、複数の層１２を介してモータドライバ１４と放熱機構１５とを接続しなくとも良い。 In the present embodiment including the method for suppressing the spread of fire, the power supply path 205 connects the motor driver 14 and the heat dissipation mechanism 15 (or the wiring pattern in contact therewith) via the third layer 12-3. It may be connected by one layer 12-1. For this reason, it is not necessary to connect the motor driver 14 and the heat dissipation mechanism 15 via the plurality of layers 12.
放熱機構１５については、熱伝導率、及び熱伝達率が共に高い材料を用いて作製されたものであるのが望ましい。配線パターンに流れる熱量を考慮した場合、その材料は、配線パターンに採用された材料よりも熱伝導率が高いのが望ましい。配線パターンに採用された材料が銅であった場合、放熱機構１５に用いる材料として、例えば銀を挙げることができる。 The heat dissipating mechanism 15 is preferably manufactured using a material having high thermal conductivity and high heat transfer coefficient. In consideration of the amount of heat flowing through the wiring pattern, it is desirable that the material has a higher thermal conductivity than the material adopted for the wiring pattern. When the material adopted for the wiring pattern is copper, silver can be used as a material used for the heat dissipation mechanism 15, for example.
以降は、第２の実施形態について説明する。上記第１の実施形態では、放熱機構１５は積層基板１の表層（ここでは第１層１２−１）に設けることを想定している。これに対し、第２の実施形態は、表層以外の層に設けることが可能な放熱機構１５を採用したものである。 Hereinafter, the second embodiment will be described. In the first embodiment, it is assumed that the heat dissipation mechanism 15 is provided on the surface layer (here, the first layer 12-1) of the multilayer substrate 1. On the other hand, 2nd Embodiment employ | adopts the thermal radiation mechanism 15 which can be provided in layers other than a surface layer.
この第２の実施形態では、多くの構成要素は第１の実施形態と同じである。このことから、第１の実施形態と同じ、或いは同じと見なせる構成要素には同じ符号を用いて、第１の実施形態から異なる部分にのみ着目する形で説明を行う。 In the second embodiment, many components are the same as those in the first embodiment. For this reason, the same reference numerals are used for the same or similar components as those in the first embodiment, and description will be given in a manner that focuses only on portions that are different from the first embodiment.
図６は、第２の実施形態による積層基板の概略断面を説明する図である。図６に示すように、第２の実施形態による積層基板１は、上記第１の実施形態と同様に、３つの基板１１（１１−１〜１１−３）を積層し、第１層１２（１２−１）、及び最下層である第４層１２（１２−４）を表層とする４層の配線基板である。第１層１２−１に実装のモータドライバ１４は、ここでも発火源の想定例として示している。 FIG. 6 is a diagram for explaining a schematic cross section of the multilayer substrate according to the second embodiment. As shown in FIG. 6, the laminated substrate 1 according to the second embodiment is formed by laminating three substrates 11 (11-1 to 11-3) and the first layer 12 ( 12-1) and the fourth layer 12 (12-4) which is the lowermost layer is a four-layer wiring board. The motor driver 14 mounted on the first layer 12-1 is also shown here as an assumed example of the ignition source.
第２の実施形態では、放熱機構１５は、図６に示すように、第３層１２−３に設けられている。コネクタ１３からの電流は、ビア２０、配線パターン２２（電源パターン）、放熱機構１５、配線パターン２１、及びビア１７を介してモータドライバ１４に供給される。それにより、放熱機構１５の上流側（コネクタ１３側）の給電路２０４は、ビア２０、及び配線パターン２２を含む給電路となっている。放熱機構１５の下流側（モータドライバ１４側）の給電路２０５は、配線パターン２１、及びビア１７を含む給電路となっている。 In the second embodiment, the heat dissipation mechanism 15 is provided in the third layer 12-3 as shown in FIG. The current from the connector 13 is supplied to the motor driver 14 via the via 20, the wiring pattern 22 (power supply pattern), the heat dissipation mechanism 15, the wiring pattern 21, and the via 17. Thereby, the power supply path 204 on the upstream side (connector 13 side) of the heat dissipation mechanism 15 is a power supply path including the via 20 and the wiring pattern 22. A power supply path 205 on the downstream side (motor driver 14 side) of the heat dissipation mechanism 15 is a power supply path including the wiring pattern 21 and the via 17.
図７は、第２の実施形態で採用された放熱機構１５、及びその放熱機構による延焼を防止する仕組みを説明する図である。 FIG. 7 is a diagram illustrating the heat dissipation mechanism 15 employed in the second embodiment and a mechanism for preventing fire spread by the heat dissipation mechanism.
第２の実施形態では、放熱機構１５として、配線パターン７０１を採用している。この配線パターン７０１の幅Ｗは、モータドライバ１４への電流の供給に必要とする配線パターン２１の幅Ａの３倍以上としている。その配線パターン７０１の長さＬは、２０ｍｍ以上としている。このとき、幅Ａは３ｍｍである。 In the second embodiment, a wiring pattern 701 is employed as the heat dissipation mechanism 15. The width W of the wiring pattern 701 is set to be at least three times the width A of the wiring pattern 21 necessary for supplying current to the motor driver 14. The length L of the wiring pattern 701 is set to 20 mm or more. At this time, the width A is 3 mm.
発生したホットポイント２０２は、図７に示すように、給電路２０５に沿って、発火箇所２０１から配線パターン７０１に向けて移動する。上記のような幅Ｗ、及び長さＬの配線パターン７０１を放熱機構１５として設けることにより、配線パターン７０１による放熱、及び短絡電流の流れる範囲の拡大が実現される。その結果、第１の実施形態と同様に、配線パターン７０１に到達したホットポイント２０２の移動速度は徐々に低下すると共に、炭化される部分も徐々に減少して、最終的に燃焼が止まることになる。 The generated hot point 202 moves from the ignition location 201 toward the wiring pattern 701 along the power feeding path 205 as shown in FIG. By providing the wiring pattern 701 having the width W and the length L as described above as the heat dissipation mechanism 15, the heat dissipation by the wiring pattern 701 and the expansion of the range in which the short-circuit current flows are realized. As a result, as in the first embodiment, the moving speed of the hot point 202 that has reached the wiring pattern 701 gradually decreases, and the carbonized portion also gradually decreases, and finally combustion stops. Become.
放熱機構１５として用いる配線パターンの形状、つまり幅Ｗと長さＬの関係は、図７に示す配線パターン７０１に限定されない。例えば図８に示すように、幅Ｗを幅Ａの６倍以上とし、長さＬを１０ｍｍ以上とする配線パターン８０１を放熱機構１５として採用しても良い。そのような形状の配線パターン８０１を採用しても、基板１１の炭化を抑制して、延焼を止められることが実験により確認されている。このときも幅Ａは３ｍｍである。 The shape of the wiring pattern used as the heat dissipation mechanism 15, that is, the relationship between the width W and the length L is not limited to the wiring pattern 701 shown in FIG. For example, as shown in FIG. 8, a wiring pattern 801 having a width W of 6 times or more the width A and a length L of 10 mm or more may be employed as the heat dissipation mechanism 15. It has been experimentally confirmed that even if the wiring pattern 801 having such a shape is adopted, the carbonization of the substrate 11 is suppressed and the fire spread can be stopped. At this time, the width A is 3 mm.
なお、上記のような配線パターン７０１、或いは８０１は、表層に設けても良い。或いは、表層に設ける放熱機構１５とは別に設けても良い。このことから、想定する発火源と電源（ここではコネクタ１３）間の給電路上に設ける放熱機構１５の数は１つに限定されない。配線パターンを放熱機構１５として用いる場合、上記のように、幅Ｗは幅Ａの３倍以上とする必要がある。その給電路の内容自体も特に限定されない。 The wiring pattern 701 or 801 as described above may be provided on the surface layer. Or you may provide separately from the thermal radiation mechanism 15 provided in a surface layer. Therefore, the number of the heat radiation mechanisms 15 provided on the power feeding path between the assumed ignition source and the power source (here, the connector 13) is not limited to one. When the wiring pattern is used as the heat dissipation mechanism 15, the width W needs to be three times as large as the width A as described above. The content of the power supply path itself is not particularly limited.
また、本実施形態（第１の実施形態、及び第２の実施形態）では、発火源としてモータドライバ１４を想定しているが、これは、積層基板１に実装される電子部品のなかで必要とする電流量が比較的に大きいからである。放熱機構１５を設ける給電路は、電子部品が必要とする電流量の他に、信頼性、発火した場合の影響、等を考慮して選択するのが望ましい。その給電路は、２つ以上であっても良い。 In the present embodiment (the first embodiment and the second embodiment), the motor driver 14 is assumed as the ignition source, but this is necessary among the electronic components mounted on the multilayer substrate 1. This is because the amount of current is relatively large. It is desirable to select the power supply path provided with the heat dissipation mechanism 15 in consideration of the reliability, the influence of fire, and the like in addition to the amount of current required by the electronic component. There may be two or more power supply paths.
１ 積層基板
１１、１１−１〜１１−３ 基板
１２ 層
１２−１ 第１層
１２−２ 第２層
１２−３ 第３層
１２−４ 第４層
１３ コネクタ
１４ モータドライバ
１５ 放熱機構
１６〜２０ ビア
２１、２２、７０１、８０１ 配線パターン
２０１ 発火箇所
２０２ ホットポイント
２０３、３０１、４０１ 放熱板
２０４、２０５ 給電路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laminated substrate 11, 11-1 to 11-3 Board | substrate 12 layer 12-1 1st layer 12-2 2nd layer 12-3 3rd layer 12-4 4th layer 13 Connector 14 Motor driver 15 Heat radiation mechanism 16-20 Via 21, 22, 701, 801 Wiring pattern 201 Firing point 202 Hot point 203, 301, 401 Heat sink 204, 205 Feeding path
Claims (5)
前記積層基板の表層に設けられた電子部品と、
前記電子部品と前記積層基板上の電源とを電気的に接続する、複数の層を介した給電路と、
前記表層における前記給電路上に設けられた放熱機構と、
を備えることを特徴とする積層基板。 A laminated substrate in which a plurality of substrates are laminated,
Electronic components provided on the surface layer of the multilayer substrate;
A power supply path through a plurality of layers that electrically connects the electronic component and the power source on the multilayer substrate,
A heat dissipating mechanism provided on the feeding path in the surface layer;
A laminated substrate comprising:
前記積層基板の２つの表層のうちの一方に設けられた電子部品と電源を電気的に接続する、複数の層を介した給電路を形成し、
前記表層における前記給電路上に放熱機構を設け、前記給電路に沿った延焼を前記放熱機構により抑制する、
ことを特徴とする積層基板の延焼抑制方法。 A method for suppressing the spread of fire in a laminated substrate in which a plurality of substrates are laminated,
Forming a power feeding path through a plurality of layers, electrically connecting an electronic component and a power source provided on one of the two surface layers of the multilayer substrate;
A heat dissipation mechanism is provided on the power supply path in the surface layer, and fire spread along the power supply path is suppressed by the heat dissipation mechanism,
A method for suppressing the spread of fire on a multilayer substrate.
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020191416A (en) * | 2019-05-23 | 2020-11-26 | オムロン株式会社 | substrate |
| JP2020191414A (en) * | 2019-05-23 | 2020-11-26 | オムロン株式会社 | substrate |
| JP7404775B2 (en) | 2019-10-29 | 2023-12-26 | 株式会社リコー | Printed wiring boards and image forming devices |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011077062A (en) * | 2009-09-29 | 2011-04-14 | Toto Ltd | Printed wiring board assembly |
| JP2014170883A (en) * | 2013-03-05 | 2014-09-18 | Mitsubishi Electric Corp | Jumper bus bar and implementation assembly using the same |
| JP2016096190A (en) * | 2014-11-12 | 2016-05-26 | 株式会社デンソー | Electronic device |
-
2016
- 2016-08-29 JP JP2016167181A patent/JP2018037459A/en active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011077062A (en) * | 2009-09-29 | 2011-04-14 | Toto Ltd | Printed wiring board assembly |
| JP2014170883A (en) * | 2013-03-05 | 2014-09-18 | Mitsubishi Electric Corp | Jumper bus bar and implementation assembly using the same |
| JP2016096190A (en) * | 2014-11-12 | 2016-05-26 | 株式会社デンソー | Electronic device |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020191416A (en) * | 2019-05-23 | 2020-11-26 | オムロン株式会社 | substrate |
| JP2020191414A (en) * | 2019-05-23 | 2020-11-26 | オムロン株式会社 | substrate |
| JP7354585B2 (en) | 2019-05-23 | 2023-10-03 | オムロン株式会社 | substrate |
| JP7404775B2 (en) | 2019-10-29 | 2023-12-26 | 株式会社リコー | Printed wiring boards and image forming devices |
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