JP2020038089A - Circuit board - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回路基板に関するものである。 The present invention relates to a circuit board.
回路基板として、例えば、スイッチング素子などの発熱部品を実装するものは、当該発熱部品の焼損を防止する焼損防止回路を備えている(特許文献1参照)。焼損防止回路は、例えば、素子の温度が一定以上になると抵抗値が急激に増加するPTC(Positive Temperature Coefficient)サーミスタを備え、当該サーミスタの温度が所定値以上となった場合に、電源回路への電力を停止するようになっている。 For example, a circuit board on which a heat-generating component such as a switching element is mounted as a circuit board includes a burnout prevention circuit for preventing the heat-generating component from burning (see Patent Document 1). The burnout prevention circuit includes, for example, a PTC (Positive Temperature Coefficient) thermistor whose resistance value rapidly increases when the temperature of the element becomes equal to or higher than a predetermined value. The power is turned off.
ところで、発熱部品とサーミスタの表面実装を考えると、発熱部品とサーミスタの間に一定の距離を置かなければならず、これら二つの部品間の熱抵抗が大きくなる。これにより、サーミスタによる発熱部品の発熱検出感度が鈍くなると、焼損防止回路が十分機能しない可能性がある。 By the way, considering the surface mounting of the heat-generating component and the thermistor, a certain distance must be provided between the heat-generating component and the thermistor, and the thermal resistance between these two components increases. As a result, if the sensitivity of the thermistor for detecting the heat generation of the heat-generating component is reduced, the burnout prevention circuit may not function sufficiently.
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、サーミスタによる発熱部品の発熱検出感度を高めることができる回路基板の提供を目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a circuit board that can increase the sensitivity of a thermistor to detect heat generation of a heat generating component.
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る回路基板は、基板と、前記基板に実装された発熱部品と、前記基板に実装され、温度により抵抗値が変化する受熱部を有するサーミスタと、前記発熱部品で発生した熱を前記サーミスタの受熱部に伝熱させる金属パターンと、を備える。 In order to solve the above problem, a circuit board according to one embodiment of the present invention includes a board, a heat-generating component mounted on the board, and a heat receiving unit mounted on the board and having a resistance value that changes with temperature. A thermistor; and a metal pattern that transfers heat generated by the heat-generating component to a heat-receiving portion of the thermistor.
また、上記回路基板においては、前記金属パターンは、前記サーミスタの受熱部に接する第1パターンと、前記第1パターンに接続されると共に、前記サーミスタの受熱部を取り囲む第2パターンと、を有してもよい。
また、上記回路基板においては、前記第1パターンは、絶縁部材を介して、前記サーミスタの受熱部に接していてもよい。
また、上記回路基板においては、前記発熱部品が実装された前記基板の実装面には、前記発熱部品の放熱を兼ねた底面電極半田付用パターンが設けられており、前記金属パターンは、前記底面電極半田付用パターンと熱的に接続されていてもよい。
また、上記回路基板においては、前記サーミスタ及び前記金属パターンは、前記実装面と反対側の前記基板の背面に設けられており、前記実装面から前記背面まで延び、前記底面電極半田付用パターンと前記金属パターンの前記第1パターンとを、熱的に接続させるスルーホールを備えていてもよい。
Further, in the circuit board, the metal pattern has a first pattern in contact with the heat receiving portion of the thermistor, and a second pattern connected to the first pattern and surrounding the heat receiving portion of the thermistor. You may.
In the above-mentioned circuit board, the first pattern may be in contact with a heat receiving portion of the thermistor via an insulating member.
In the above-mentioned circuit board, a bottom electrode soldering pattern that also serves as heat dissipation of the heat-generating component is provided on a mounting surface of the board on which the heat-generating component is mounted, and the metal pattern is formed on the bottom surface. It may be thermally connected to the electrode soldering pattern.
In the circuit board, the thermistor and the metal pattern are provided on a back surface of the board opposite to the mounting surface, extend from the mounting surface to the back surface, and the bottom electrode soldering pattern A through hole may be provided for thermally connecting the metal pattern to the first pattern.
本発明によれば、サーミスタによる発熱部品の発熱検出感度を高めることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the heat generation detection sensitivity of the heat generation component by a thermistor can be improved.
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態における回路基板1の断面図である。図2は、図1に示す回路基板1の底面図である。なお、図1は、図2の矢視A−A断面に対応している。
回路基板1は、図1に示すように、基板10と、発熱部品20と、サーミスタ30と、金属パターン40と、を備えている。
(1st Embodiment)
FIG. 1 is a sectional view of a
As shown in FIG. 1, the
基板10は、例えば、パーソナルコンピュータのマザーボードであって、DC/DCコンバータなどを実装している。発熱部品20は、当該DC/DCコンバータのスイッチング回路を構成するスイッチング素子(MOSFET:metal-oxide-semiconductor field-effect transistor)である。なお、発熱部品としては、MOSFETの他に、CPU(Central Processing Unit)、メモリ、チャージャなどを例示できる。
The
発熱部品20が実装された基板10の実装面10aには、複数の配線パターン11が設けられている。発熱部品20は、複数の配線パターン11に、図示しない半田を介して電気的に接続された複数の端子21を備えている。発熱部品20の側方に延びる端子21は、例えば、ゲート端子及びソース端子である。また、発熱部品20の底面に設けられた端子21は、例えば、ドレイン端子21bである。このドレイン端子21bと電気的に接続された配線パターン11は、発熱部品20の放熱を兼ねた底面電極半田付用パターン11b(ベタパターン)である。
A plurality of
サーミスタ30は、発熱部品20が実装された実装面10aと反対側の基板10の背面10b側に実装されている。サーミスタ30は、温度により抵抗値が変化する受熱部31と、受熱部31の両端に設けられた一対の端子32と、を備えている。一対の端子32は、基板10の背面10bに設けられた配線パターン12と、図示しない半田を介して電気的に接続されている。
The
本実施形態のサーミスタ30は、受熱部31の温度上昇により抵抗値が増加するPTCサーミスタである。なお、サーミスタ30は、後述する焼損防止回路(図3参照)の構成によっては、受熱部31の温度上昇により抵抗値が低下するNTC(Negative Temperature Coefficient)サーミスタであってもよい。
The
図3は、第1実施形態におけるサーミスタ30を含む焼損防止回路の回路図である。
サーミスタ30は、抵抗51と共に分圧回路を形成している。この分圧回路においては、DC/DCコンバータの複数のMOSFET(発熱部品20)の一つ一つに設けられたサーミスタ30が直列接続されている。分圧回路は、サーミスタ30の抵抗値に応じて変化した基準電圧Vrefを、コンパレータ52の+端子側に入力する。
FIG. 3 is a circuit diagram of a burnout prevention circuit including the
The
コンパレータ52の−端子側には、電源53の出力電圧が入力されている。このコンパレータ52(比較回路)からの出力電圧は、スイッチング素子54に入力される。スイッチング素子54は、例えば、N型のMOSFETであり、ゲートに入力されたコンパレータ52からの出力電圧が「High」になると、「ON」となる。また、スイッチング素子54は、例えば、ゲートに入力されたコンパレータ52からの出力電圧が「Low」になると、「OFF」となる。
The output voltage of the
サーミスタ30の温度が低い場合、コンパレータ52は「Low」の出力電圧を出力し、スイッチング素子54が「OFF」となる。このとき、電源電圧VCCが抵抗55を通して出力され、DC/DCコンバータなどが正常に起動する。
一方、サーミスタ30の温度が高い場合、コンパレータ52は「High」の出力電圧を出力し、スイッチング素子54が「ON」となる。そうすると、DC/DCコンバータに出力される電圧が0Vとなり、システムがシャットダウンする。これにより、発熱部品20が焼損に至る前にシステムをシャットダウンさせることができる。
When the temperature of the
On the other hand, when the temperature of the
図1及び図2に戻り、基板10の背面10bには、サーミスタ30の受熱部31に発熱部品20で発生した熱を伝熱させる金属パターン40が設けられている。金属パターン40は、熱伝導性が高い銅などから形成されている。この金属パターン40は、サーミスタ30の受熱部31に接する第1パターン41と、第1パターン41に接続されると共に、サーミスタ30の受熱部31を取り囲む第2パターン42と、を有している。第1パターン41は、図1に示すように、絶縁部材33を介して、サーミスタ30の受熱部31に接している。
Referring back to FIGS. 1 and 2, a
第1パターン41は、図2に示すように、サーミスタ30の受熱部31と重なるように配置されている。第1パターン41は、一対の端子32が固定され、略アーチ状に配設された受熱部31の直下を通ると共に、その両端部が、枠状の第2パターン42の枠内側に接続されている。第2パターン42は、サーミスタ30の端子32が接続された配線パターン12の外側を取り囲んでいる。第2パターン42の内側の領域は、第1パターン41によって二つの領域に仕切られ、その二つの領域に、絶縁領域(基板10の表面)に囲まれた配線パターン12が形成されている。
As shown in FIG. 2, the
図1に示すように、サーミスタ30は、基板10を挟んで発熱部品20と背中合わせで配設されている。基板10には、実装面10aから背面10bまで延び、底面電極半田付用パターン11bと第1パターン41とを、熱的に接続させるスルーホール13を備えている。スルーホール13は、基板10に形成された内壁面に金属膜を形成したものか、あるいはその内部を熱伝導に優れた金属粉などを含んだ樹脂材で充填したものであるとよい。
As shown in FIG. 1, the
スルーホール13は、図2に示すように、第1パターン41の直線部分の全体に亘って配設されている。本実施形態のスルーホール13は、一定の隙間をあけてマトリクス状に配設されている。なお、スルーホール13は、少なくとも、第1パターン41の受熱部31と重なる領域に配設されているとよい。
As shown in FIG. 2, the through-
上記構成の回路基板1においては、図1及び図2に示すように、金属パターン40を備えるため、発熱部品20の熱が、第1パターン41を介してサーミスタ30の受熱部31に直接伝熱される。このため、受熱部31における抵抗値の変化が鋭敏になり、サーミスタ30による発熱部品20の発熱検出感度を高めることができる。したがって、このサーミスタ30を含む焼損防止回路によれば、発熱部品20が焼損に至る前にシステムを確実にシャットダウンさせることが可能となる。
As shown in FIGS. 1 and 2, since the
また、本実施形態では、図2に示すように、金属パターン40は、サーミスタ30の受熱部31に接する第1パターン41と、第1パターン41に接続されると共に、サーミスタ30の受熱部31を取り囲む第2パターン42と、を有している。これにより、第1パターン41によって直接、サーミスタ30の受熱部31に熱を伝えるだけでなく、第2パターン42によって受熱部31の周囲から間接的に熱を伝えることができる。したがって、サーミスタ30による発熱部品20の発熱検出感度をより高めることができる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the
また、本実施形態では、図1に示すように、第1パターン41は、絶縁部材33を介して、サーミスタ30の受熱部31に接している。この構成によれば、仮に、サーミスタ30の受熱部31の表面が電気的に絶縁でない場合であっても、第1パターン41との間に介在する絶縁部材33によって、回路的な短絡の発生を防止することができる。すなわち、サーミスタ30は、半田付けされる一対の端子32の間(受熱部31)の基板10と対向する部分が絶縁層または絶縁構造を有するとよい。
In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the
また、本実施形態では、図1に示すように、発熱部品20が実装された基板10の実装面10aには、発熱部品20の放熱を兼ねた底面電極半田付用パターン11bが設けられており、金属パターン40は、底面電極半田付用パターン11bと熱的に接続されている。この構成によれば、発熱部品20の底面から広い面積で底面電極半田付用パターン11bに伝熱された熱を、金属パターン40を介してサーミスタ30の受熱部31に伝熱することができる。
Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 1, a bottom
また、本実施形態では、サーミスタ30及び金属パターン40は、実装面10aと反対側の基板10の背面10bに設けられており、実装面10aから背面10bまで延び、底面電極半田付用パターン11bと金属パターン40の第1パターン41とを、熱的に接続させるスルーホール13を備えている。この構成によれば、基板10の実装面10a側から背面10b側にスルーホール13を介して効率よく発熱部品20の熱を伝えることができる。そして、基板10を挟んで背面合わせで発熱部品20とサーミスタ30を配設することにより、発熱部品20とサーミスタ30とを、同一の表面に実装するよりも近接して配設でき、これにより、サーミスタ30による発熱部品20の発熱検出感度をより高めることができる。
Further, in the present embodiment, the
したがって、上述の本実施形態によれば、基板10と、基板10に実装された発熱部品20と、基板10に実装され、温度により抵抗値が変化する受熱部31を有するサーミスタ30と、発熱部品20で発生した熱をサーミスタ30の受熱部31に伝熱させる金属パターン40と、を備える、という構成を採用することによって、サーミスタ30による発熱部品20の発熱検出感度を高めることができる回路基板1が得られる。
Therefore, according to the above-described embodiment, the
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。
(2nd Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the following description, the same or equivalent components as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be simplified or omitted.
図4は、第2実施形態における回路基板1Aの断面図である。図5は、図4に示す回路基板1Aの平面図である。なお、図5は、図4の矢視B−B断面に対応している。
第2実施形態では、サーミスタ30が、発熱部品20と同じ基板10の実装面10aに設けられている点で、上述した実施形態と異なる。
FIG. 4 is a sectional view of a
The second embodiment is different from the above-described embodiment in that the
第2実施形態のサーミスタ30は、図4に示すように、発熱部品20から一定の距離Lを隔てて配設されている。また、第2実施形態の金属パターン40は、サーミスタ30と同じく基板10の実装面10aに設けられている。金属パターン40は、図5に示すように、実装面10a上において底面電極半田付用パターン11bと接続されている。すなわち、金属パターン40は、底面電極半田付用パターン11bを引き延ばして形成されている。
As shown in FIG. 4, the
金属パターン40は、上述した実施形態と同様に、サーミスタ30の受熱部31に接する第1パターン41と、第1パターン41に接続されると共に、サーミスタ30の受熱部31を取り囲む第2パターン42と、を有している。この構成によれば、発熱部品20の底面から底面電極半田付用パターン11bに伝わった熱が、金属パターン40を介して効率よく受熱部31に伝わる。このため、サーミスタ30による発熱部品20の発熱検出感度を高めることができる。この第2実施形態は、実装上の制約などから、上記実施形態のように基板10を挟んで背面合わせで発熱部品20とサーミスタ30を実装できない場合に採用するとよい。
The
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成は上記の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。上記の実施形態において説明した各構成は、矛盾しない限り任意に組み合わせることができる。 As described above, the embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to the above embodiment, and includes a design and the like within a range not departing from the gist of the present invention. Each configuration described in the above embodiment can be arbitrarily combined unless there is a contradiction.
例えば、上記実施形態では、金属パターン40が、サーミスタ30の受熱部31に接する第1パターン41と、第1パターン41に接続されると共に、サーミスタ30の受熱部31を取り囲む第2パターン42と、を有する構成について説明したが、少なくとも第1パターン41があればよい。
For example, in the above embodiment, the
1…回路基板、1A…回路基板、10…基板、10a…実装面、10b…背面、11…配線パターン、11b…底面電極半田付用パターン、12…配線パターン、13…スルーホール、20…発熱部品、21…端子、21b…ドレイン端子、30…サーミスタ、31…受熱部、32…端子、33…絶縁部材、40…金属パターン、41…第1パターン、42…第2パターン、51…抵抗、52…コンパレータ、53…電源、54…スイッチング素子、55…抵抗、L…距離
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記基板に実装された発熱部品と、
前記基板に実装され、温度により抵抗値が変化する受熱部を有するサーミスタと、
前記発熱部品で発生した熱を前記サーミスタの受熱部に伝熱させる金属パターンと、を備える、回路基板。 Board and
A heat-generating component mounted on the board,
A thermistor having a heat receiving portion mounted on the substrate and having a resistance value that changes with temperature,
A metal pattern for transferring heat generated by the heat generating component to a heat receiving portion of the thermistor.
前記サーミスタの受熱部に接する第1パターンと、
前記第1パターンに接続されると共に、前記サーミスタの受熱部を取り囲む第2パターンと、を有する、請求項1に記載の回路基板。 The metal pattern is
A first pattern in contact with the heat receiving portion of the thermistor;
2. The circuit board according to claim 1, further comprising: a second pattern connected to the first pattern and surrounding the heat receiving portion of the thermistor. 3.
前記金属パターンは、前記底面電極半田付用パターンと熱的に接続されている、請求項2または3に記載の回路基板。 On the mounting surface of the substrate on which the heat-generating component is mounted, a pattern for soldering a bottom electrode also serving as heat radiation of the heat-generating component is provided,
The circuit board according to claim 2, wherein the metal pattern is thermally connected to the bottom electrode soldering pattern.
前記実装面から前記背面まで延び、前記底面電極半田付用パターンと前記金属パターンの前記第1パターンとを、熱的に接続させるスルーホールを備える、請求項4に記載の回路基板。 The thermistor and the metal pattern are provided on the back surface of the substrate opposite to the mounting surface,
5. The circuit board according to claim 4, further comprising a through hole extending from the mounting surface to the rear surface and thermally connecting the bottom electrode soldering pattern and the first pattern of the metal pattern. 6.
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