JP2022023537A - プリント基板 - Google Patents

Abstract

【課題】電解コンデンサから漏出した電解液が配線パターンまたは他の実装部品に到達することを抑制でき、かつ、これによって生じる制約が少ないプリント基板を提案する。【解決手段】プリント基板１０は、基板２０と、基板２０上に設けられた電解コンデンサ３０と、基板２０上に設けられた配線パターン４１または他の実装部品４２と、基板２０よりも上方に盛り上がるように基板２０上に形成された液止めパターン５０と、を備えている。液止めパターン５０は、両端が基板２０の外縁に到達するように基板２０に沿って連続的に延びている。液止めパターン５０は、基板２０の外縁とともに電解コンデンサ３０を囲む領域Ａ１と、配線パターン４１または他の実装部品４２が配置された他の領域Ａ２と、に基板２０上を区画している。【選択図】図１

Description

本発明は、プリント基板に関する。

従来から、基板上に電気回路を構成し、電気部品を実装したプリント基板が知られている。プリント基板の中には電解コンデンサが実装されたものも多いが、電解コンデンサの電解液が漏出してプリント基板の配線パターンまたは実装部品をショートあるいは腐食させるおそれが従来から指摘されている。そのため、公知のプリント基板の一部のものは、電解コンデンサから漏出した電解液がプリント基板の配線パターンまたは実装部品に到達することを抑制する構成を備えている。

例えば特許文献１には、電解コンデンサのリード取付用ランドパターンの周囲を取り囲むように形成された溝を有するプリント基板が開示されている。特許文献１によれば、たとえ電解液が電解コンデンサから漏れ出しても溝に捕らえられるため、電解液がプリントパターン面上に拡散することを防止できる、とされている。また、特許文献１には、電解コンデンサの直下に貫通孔を設けたプリント基板が開示されている。特許文献１によれば、たとえ電解液が電解コンデンサから漏れ出しても貫通孔からプリント基板の下に落下するため、電解液のプリント基板上の拡散を少なくできる、とされている。

さらに、例えば特許文献２には、プリント基板の上面に載置された底面部と、底面部から立ち上がった側面部とを有するコの字形の非導電性部材を備えたプリント基板が開示されている。特許文献２によれば、電解液が電解コンデンサから漏れ出しても非導電性部材に食い止められるため、電解液がプリント基板またはプリント基板上の実装部品にかかることを防止できる、とされている。

特開平９－２３２７１２号公報 特開２０１２－２１６７３１号公報

特許文献１または２に開示されたプリント基板では、電解コンデンサから漏出した電解液の拡散を抑制するための構成によって、プリント基板の他の構成や作り方に制約が生じる。例えば特許文献１に開示されたプリント基板では、溝または貫通孔を形成するために基板を掘り込む必要があるため、プリント基板の内層のうち溝または貫通孔の近傍の部分には配線パターンを形成できない。また、例えば、特許文献２に開示されたプリント基板では、非導電性部材という特殊な構造物が基板上に設けられているために電解コンデンサの機械実装が困難である。

ここに開示するプリント基板は、基板と、基板上に設けられた電解コンデンサと、基板上に設けられた配線パターンまたは他の実装部品と、基板よりも上方に盛り上がるように基板上に形成された液止めパターンと、を備えている。液止めパターンは、両端が基板の外縁に到達するように基板に沿って連続的に延びている。液止めパターンは、基板の外縁とともに電解コンデンサを囲む領域と、配線パターンまたは他の実装部品が配置された他の領域と、に基板上を区画している。

上記プリント基板によれば、電解液が電解コンデンサから漏れ出しても、電解液は液止めパターンにせき止められ、電解液が配線パターンまたは他の実装部品に到達することを抑制できる。また、液止めパターンは、基板上に形成されたパターンであるため、プリント基板の構成や作り方の制約が少ない。

図１は、一実施形態に係るプリント基板の模式的な平面図である。 図２は、プリント基板の模式的な側面図である。

以下、プリント基板の一実施形態を説明する。なお、ここで説明される実施形態は特に本発明を限定することを意図したものではない。また、各図は模式図であり、必ずしも実際の実施品が忠実に反映されたものではない。以下では、同じ作用を奏する部材、部位には同じ符号を付し、重複する説明は適宜省略または簡略化する。図中において、上、下は、それぞれ、Ｕ、Ｄで表す。

図１は、本実施形態に係るプリント基板１０の模式的な平面図である。図２は、プリント基板１０の模式的な側面図である。図１および図２に示すように、プリント基板１０は、基板２０と、基板２０上に設けられた電解コンデンサ３０と、基板２０上に設けられた配線パターン４１（以下、表層パターン４１と呼ぶ）および他の実装部品４２と、内層パターン４３と、液止めパターン５０と、を備えている。

プリント基板１０は、表層パターン４１および内層パターン４３が形成された基板２０上に、電解コンデンサ３０を含む各種の実装部品を実装したものである。基板２０は、ここでは、基材２１上に形成された銅箔をエッチングして所定の表層パターン４１または内層パターン４３に形成したものを重ね合わせて構成されている。ただし、プリント基板１０の構成は、基板２０と、基板２０上に設けられた電解コンデンサ３０と、基板２０上に設けられた表層パターン４１または他の実装部品４２と、液止めパターン５０と、を備えることを除いて限定されず、その製造方法も限定されない。例えば、基板２０上には、電解コンデンサ３０以外の実装部品が設けられず、電解コンデンサ３０および表層パターン４１だけが設けられていてもよい。また、例えば、プリント基板１０は、内層パターン４３を備えなくてもよい。

基材２１は、例えば、エポキシガラスや、他の樹脂によって形成されている。ただし、基材２１の材料は特に限定されない。複数の内層パターン４３同士、および複数の内層パターン４３と表層パターン４１とは、図示しないＶＩＡホールによって電気的に接続されている。基板２０の上面のうち、電解コンデンサ３０および他の実装部品４２を実装する部分（例えばランド）以外の部分には、ソルダレジスト層が形成され、表層パターン４１の各部の短絡が防止されていてもよい。

電解コンデンサ３０以外の他の実装部品４２は、例えば、抵抗、各種ダイオード、マイクロコンピュータ等の電気部品（素子）である。他の実装部品４２の種類および数量は特に限定されない。他の実装部品４２は、表層パターン４１の所定の箇所に、例えばハンダ付けで接続されている。

電解コンデンサ３０は、電解液を収容した静電容量の大きいコンデンサである。電解コンデンサ３０は、例えば、アルミ電解コンデンサである。電解コンデンサ３０は、ここでは、下面に平板状のリード３１を有する面実装型の電解コンデンサである。ただし、電解コンデンサ３０のリード部の態様、静電容量、種類などは限定されない。例えば、電解コンデンサ３０は、棒状のリードを有していてもよい。電解コンデンサ３０のリード３１は、表層パターン４１の所定の箇所に、例えばハンダ付けで接続されている。なお、プリント基板１０が備える電解コンデンサ３０の数量は複数でもよく、その一部または全部は異なる電解コンデンサであってもよい。

液止めパターン５０は、電解コンデンサ３０から電解液が漏出した場合に表層パターン４１または他の実装部品４２に（さらには、ＶＩＡホール等を介して内層パターン４３に）電解液が到達するのを防止するためのものである。図２に示すように、液止めパターン５０は、基板２０よりも上方に盛り上がるように基板２０上に形成されている。図１に示すように、液止めパターン５０は、両端が基板２０の外縁に到達するように基板２０に沿って連続的に延びている。図１に示すように、液止めパターン５０は、基板２０の外縁とともに電解コンデンサを囲む領域Ａ１（以下、内部領域Ａ１とも呼ぶ）と、表層パターン４１および他の実装部品４２が配置された他の領域Ａ２（以下、外部領域Ａ２とも呼ぶ）と、に基板２０上を区画している。

液止めパターン５０の構成および形成方法は特に限定されない。液止めパターン５０は、例えば、シルクスクリーン印刷によって形成されていてもよい。この場合、液止めパターン５０は、例えば、シルクスクリーン印刷が可能な樹脂などによって形成されているとよい。また、液止めパターン５０は、例えば、ソルダレジスト印刷によって形成されていてもよい。この場合、液止めパターン５０は、ソルダレジストによって形成されているとよい。なお、液止めパターン５０は、例えば、ソルダレジスト印刷によって形成されたソルダレジスト層にシルクスクリーン層を重ねて形成することによって形成することもできる。あるいは、液止めパターン５０は、例えば、表層パターン４１とは切り離されたダミー配線パターン（表層パターン４１と同時に形成されるとよい）上にハンダ印刷（他の部分のハンダ印刷と同時に行われるとよい）を行うことによって形成されていてもよい。さらには、液止めパターン５０は、例えば、ボンドやシリコーン樹脂を塗布することによって形成されていてもよい。

液止めパターン５０は、好適には、表層パターン４１以上の高さを有することが好ましい。これにより、液止めパターン５０は、電解液をせき止めることに関して、表層パターン４１以上の能力を発揮することができる。

液止めパターン５０の平面視における形状も特に限定されない。図１に示すように、本実施形態では、液止めパターン５０は、平面視において、幅の狭い線のような形状に構成されているが、もっと幅の広い面形状に構成されていてもよい。図１に示すように、本実施形態では、液止めパターン５０は、平面視において、基板２０の外縁の同じ辺に両端が到達したコの字形に形成されているが、他の形状に形成されていてもよい。プリント基板１０は、１つの液止めパターン５０だけでなく、複数の液止めパターンを備えていてもよい。各液止めパターン５０は、１本の線状に構成されていなくてもよく、枝分かれしていてもよい。

例えば、他の好適な形状の液止めパターン５０は、平面視において、両端が基板２０の外縁の異なる辺に到達するように形成されていてもよい。この場合、液止めパターン５０は、例えば、基板２０の隣接する２辺にそれぞれ端部が到達するように、くの字形に形成されていてもよい。または、液止めパターン５０は、例えば、基板２０の向かい合う２辺にそれぞれ端部が到達するように形成されていてもよい。さらには、図１と同様の液止めパターン５０の内部領域Ａ１に、別の液止めパターン（または別の液止めパターンおよび基板２０の外縁）によって全周を囲まれた島状の領域を形成し、当該島状の領域に表層パターン４１または他の実装部品４２を配置してもよい。プリント基板１０に複数の液止めパターン５０が設けられている場合には、一部の液止めパターン５０の両端は基板２０の外縁に達していることが好ましいが、他の一部の液止めパターン５０は環状に形成されて端部を有さなくてもよい。

以下では、例えば特許文献１および特許文献２に記載されたプリント基板と比較して、本実施形態に係るプリント基板１０が奏することのできる有利な効果を説明する。

まず、特許文献１に記載されたプリント基板と比較すると、本実施形態に係るプリント基板１０は、プリント基板の構成についての制約が少ないという利点を有する。特許文献１に記載された構成では、溝を形成するためにプリント基板の上面を掘り込んでいる。そのため、プリント基板の内層のうち溝の近傍の部分には内層パターンを形成できない。特許文献１に記載されたプリント基板のうち貫通孔が設けられたものについても同様である。それに対して、本実施形態に係るプリント基板１０は、基板２０上に液止めパターン５０が形成されているため、液止めパターン５０による内層パターン４３の制約がない。

また、特許文献１に記載された構成では、電解コンデンサの直下に溝が形成されるため、電解コンデンサが面実装型である場合には、リードを溝に架橋するように電解コンデンサを実装しなければならない。そのため、電解コンデンサの固定が不安定になるおそれがある。それに対して、本実施形態に係るプリント基板１０では、電解コンデンサ３０が実装される部分は平坦であるため、面実装型の電解コンデンサ３０であっても安定的に実装することができる。

さらには、特許文献１に記載された構成では、溝を形成することにより、プリント基板の強度が低下するおそれがある。また、溝形成のためのコストが発生する。基板を容易に折るために一般に使用されるＶ溝加工によって溝を形成するとコスト上昇は抑えられるが、この構成では基板の強度がさらに低下する。底部が平坦な溝を形成するためには、例えばエンドミルを用いるとよいが、かかるエンドミルは細くなければならないため寿命が短く、このエンドミルの短寿命がコスト高を招きやすい。それに対して、本実施形態に係るプリント基板１０では、溝の形成による基板２０の強度低下は発生しない。また、シルクスクリーン印刷やハンダ印刷などは安価に実施できる技術であるため、本実施形態に係るプリント基板１０では、液止めパターン５０の形成に係るコストの上昇は小さい。

このように、本実施形態に係るプリント基板１０では構成の制約、強度の低下、およびコスト上昇が抑制されている。かつ、本実施形態に係るプリント基板１０によれば、電解コンデンサ３０から電解液が漏出した場合には、電解液が表層パターン４１または他の実装部品４２に到達することを抑制することができる。プリント基板１０によれば、漏れ出した電解液は液止めパターン５０にせき止められ、基板２０の外縁から基板２０外に流れ落ちる。これにより、電解液が外部領域Ａ２に流れ込んで表層パターン４１または他の実装部品４２に到達することを抑制できる。そのため、表層パターン４１または他の実装部品４２が電解液によって腐食されたり短絡されたりすることによる不具合を抑制できる。

次に、本実施形態に係るプリント基板１０を特許文献２に記載されたプリント基板と比較する。特許文献２に開示されたプリント基板では、非導電性部材という特殊な構造物が基板上に設けられている。そのため、基板への電解コンデンサの機械実装が困難である。それに対して、本実施形態に係るプリント基板１０では、液止めパターン５０は基板２０上に形成されたパターンであるため、電解コンデンサ３０の機械実装を特に困難化させない。

特許文献２に開示されたプリント基板において、電解コンデンサを手実装すると、プリント基板の生産性が低下する。かかる手実装は、プリント基板のコストアップの原因ともなる。非導電性部材の部品コストもプリント基板のコストに追加される。そのため、特許文献２に開示されたプリント基板では、コスト上昇が大きくなりやすい。本実施形態に係るプリント基板１０では、上記したように、液止めパターン５０の形成によるコストの上昇は小さい。

また、特許文献２に開示されたプリント基板では、電解コンデンサは非導電性部材に接し、これを支持している。そこで、プリント基板が振動することによる非導電性部材の共振が電解コンデンサに直接的に伝わる。これが電解コンデンサを基板から引き剥がす力となるため、プリント基板の耐久性が低下するおそれがある。本実施形態に係るプリント基板１０では、このような状況は発生しない。さらに、特許文献２に開示されたプリント基板では、基板と電解コンデンサとの間に非導電性部材が挟まれているため、電解コンデンサが発生させる熱が基板に逃げにくい。また、非導電性部材が電解コンデンサを囲うように設けられているため、電解コンデンサが発生させる熱は空中にも放散しにくい。そのため、電解コンデンサの放熱が不足するおそれがある。本実施形態に係るプリント基板１０では、このような状況は発生しない。

このように、本実施形態に係るプリント基板１０によれば、電解コンデンサ３０から電解液が漏出した場合でも電解液が基板２０上の表層パターン４１または他の実装部品４２に到達することを抑制でき、かつ、これによって生じる構造上のまたは製作上の制約、コスト上昇、および信頼性の低下が少ない。

以上、ここで提案されるプリント基板について、種々説明した。特に言及されない限りにおいて、ここで挙げられたプリント基板の実施形態などは、本発明を限定しない。

１０ プリント基板
２０ 基板
２１ 基材
３０ 電解コンデンサ
３１ リード
４１ 表層パターン（配線パターン）
４２ 他の実装部品
４３ 内層パターン
５０ 液止めパターン
Ａ１ 内部領域
Ａ２ 外部領域

Claims (1)

1. 基板と、
   前記基板上に設けられた電解コンデンサと、
   前記基板上に設けられた配線パターンまたは他の実装部品と、
   前記基板よりも上方に盛り上がるように前記基板上に形成された液止めパターンと、
   を備え、
   前記液止めパターンは、両端が前記基板の外縁に到達するように前記基板に沿って連続的に延びており、前記基板の外縁とともに前記電解コンデンサを囲む領域と、前記配線パターンまたは他の実装部品が配置された他の領域と、に前記基板上を区画している、
   プリント基板。

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