JP4403428B2 - プリント配線板 - Google Patents

Description

本発明は、プリント配線板に関し、さらに詳しくは、表面実装型電流検出用抵抗器を実装するための配線パターンに関する。

ＤＣ／ＤＣコンバータなどのＩＣ(Integrated Circuit)をプリント配線板上に実装するに際しては、出力電流を検出するために、低抵抗でかつ誤差の小さい精密抵抗器を外付けで実装する場合がある。このような抵抗器として表面実装型抵抗器を用いた場合における従来の配線パターンを図８に示し、表面実装型抵抗器を図９に示す。

図８を参照して、表面実装型抵抗器１をはんだ付けするための各パッドは２つに分割されている。すなわち、各パッドは、面積の大きい主パッド２，３と、面積の小さい副パッド４，５とからなる。また、図９を参照して、表面実装型抵抗器１は、抵抗体６、一方電極７及び他方電極８からなる。

再び図８を参照して、抵抗器１の一方電極７は主パッド２及び副パッド４にまたがって配置され、はんだ付けされる。一方、抵抗器１の他方電極８は主パッド３及び副パッド５にまたがって配置され、はんだ付けされる。ＩＣから出力された大電流は主引出線９、主パッド２、抵抗器１、主パッド３及び主引出線１０の順に流れる。副パッド４，５から延び出している副引出線１１，１２は電圧計に接続され、これにより抵抗器１にかかる電圧が測定され、抵抗器に流れる電流が検出される。このように電流検出用抵抗器に対して、実際の大電流を流すラインと、電流を検出するためのラインとをそれぞれ別々に設けたものを一般に「ケルビン接続」と呼んでいる。ケルビン接続によれば、パッドが一体的な場合と比較して、大電流が流れても電流検出用のラインがその影響を受けにくく、より正確に電流を検出できる。

しかしながら、ケルビン接続にも問題がある。図９を参照して、抵抗器１の規格上の抵抗値は抵抗体６の基準点Ｘ及びＹの間に現れる。一方電極７が主パッド２に接触する基準点Ｘの真下の位置をＸ１とすると、位置Ｘ１と副引出線１１との間には一定の距離Ｌ１がある。他方電極８が主パッド３に接触する基準点Ｙの真下の位置をＹ１とすると、位置Ｙ１と副引出線１２との間には一定の距離Ｌ１（たとえば２．０ｍｍ）がある。したがって、抵抗体６の規格上の抵抗値以外に、これらの距離Ｌ１に相当する抵抗値が加わってしまい、正確に電流を検出できないという問題がある。ただし、副引出線１１，１２を副パッド４，５の外側ではなく内側から延び出すように配置すれば、その距離Ｌ２（たとえば１．２５ｍｍ）は少しだけ短くなるが、それ以上短くすることはできない。

また、はんだは主パッド２及び副パッド４にまたがって塊で盛り付けられるが、主パッド２及び副パッド４の面積が異なるため、表面張力の大きい主パッド２にはんだが偏ってしまう。主パッド３及び５側もこれと同様である。そのため、接触不良が起きやすいという問題がある。

特開２００２−３７２５５１号公報（特許文献１）には、電流検出用抵抗器の実装構造に関する技術が開示されている。この技術によると、電流検出用抵抗器の電圧検出端子（ケルビン端子）に接続する基板上の配線パターンを、電流検出用抵抗器の抵抗体と電気的絶縁を取りながら抵抗体の被測定電流経路に沿って延長してから、被測定電流経路と直角方向に引き出している。また、被測定電流電極の一部を電圧検出端子として用いている電流検出用抵抗器において、被測定電流電極の電圧検出端子部分と基板上のパターンの接続点を、電流検出用抵抗器の抵抗体の被測定電流に沿った方向の中心軸から、互いに反対方向に離隔して配置している。この構造をとると、抵抗体の被測定電流経路とケルビン端子からの配線パターンが相互インダクタンスにより磁気結合し、ケルビン端子間で検出される電圧には、被測定電流経路のインダクタンスの影響による電流の時間的変化に比例した誤差電圧に対して、相互インダクタンスにより形成される電圧がこれを打ち消すように作用する、というものである。しかしながら、ここで用いられている各パッドは２つに分割されていない。
特開２００２−３７２５５１号公報

本発明の目的は、より正確に電流を検出できるケルビン接続パターンを有するプリント配線板を提供することである。

課題を解決するための手段及び発明の効果

本発明によるプリント配線板は、第１及び第２の主パッドと、第１及び第２の主引出線と、第１及び第２の副パッドと、第１及び第２の副引出線とを備える。第１の主パッドは、表面実装型抵抗器の一方電極がはんだ付けされる。第２の主パッドは、抵抗器の他方電極がはんだ付けされる。第１の主引出線は、第１の主パッドから延び出す。第２の主引出線は、第２の主パッドから延び出す。第１の副パッドは、第１の主パッドに隣接して配置され、抵抗器の一方電極が第１の主パッドと一緒にはんだ付けされる。第２の副パッドは、第２の主パッドに隣接して配置され、抵抗器の他方電極が第２の主パッドと一緒にはんだ付けされる。第１の副引出線は、抵抗器の規格上の抵抗値が現れる一方基準点に近い第１の副パッドの特定位置から延び出す。第２の副引出線は、抵抗器の規格上の抵抗値が現れる他方基準点に近い第２の副パッドの特定位置から延び出す。

このプリント配線板では、副パッドの特定位置から副引出線が延び出しているので、特定位置と副引出線との間の距離が短くなる。その結果、抵抗器に流れる電流を正確に検出できる。

好ましくは、第１の主パッドは概略矩形をなす。第１の副パッドは第１の主パッドの互いに隣接する２辺を囲む概略Ｌ字形をなす。第２の主パッドは概略矩形をなす。第２の副パッドは第２の主パッドの互いに隣接する２辺を囲む概略Ｌ字形をなす。ここで、矩形は長方形だけでなく正方形も含む。

この場合、はんだ付けを完了した抵抗器の両側に主パッド及び副パッドの端部が露出し、はんだ付けの良否を目視で判別できる。

好ましくは、第１の主パッドの面積は第１の副パッドの面積と同じである。第２の主パッドの面積は第２の副パッドの面積と同じである。ここでは、面積は厳密に同じである必要はなく、実質的に同じでよい。具体的には、面積に１０％程度の差があってもよい。

この場合、両パッドにわたって盛り付けられたはんだに働く表面張力が同じになる。したがって、はんだが偏ることなく、両方にまたがって均等に盛り付けられる。その結果、抵抗器を確実にはんだ付けでき、接触不良が起こりにくい。

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

図１を参照して、ＤＣ／ＤＣコンバータ用のＩＣ１３には一般に、抵抗器１及びパワートランジスタ１４が外付けで接続される。抵抗器１は出力電流を検出するためのもので、抵抗値が低くかつその誤差が小さい精密抵抗が用いられる。

［第１の実施の形態］
表面実装型抵抗器１をプリント配線板にはんだ付けするためのパッドの構造を図２に示す。図２を参照して、本発明の実施の形態によるプリント配線板は、主パッド２０及び２１と、主引出線２２及び２３と、副パッド２４及び２５と、副引出線２６及び２７とを備える。

主パッド２０は、表面実装型抵抗器１の一方電極７がはんだ付けされる。主パッド２１は、抵抗器１の他方電極８がはんだ付けされる。主引出線２２は、主パッド２０から延び出す。主引出線２３は、主パッド２１から延び出す。副パッド２４は、主パッド２０に隣接して配置され、抵抗器１の一方電極７が主パッド２０と一緒にはんだ付けされる。副パッド２５は、主パッド２１に隣接して配置され、抵抗器１の他方電極８が主パッド２１と一緒にはんだ付けされる。副引出線２６は、抵抗器１の規格上の抵抗値が現れる一方基準点Ｘに近い副パッド２４の特定位置Ｘ１から延び出す。副引出線２７は、抵抗器１の規格上の抵抗値が現れる他方基準点Ｙに近い副パッド２５の特定位置Ｙ１から延び出す。

主パッド２０は概略矩形をなす。副パッド２４は主パッド２０の互いに隣接する２辺を囲む概略Ｌ字形をなす。主パッド２１は概略矩形をなす。副パッド２５は主パッド２１の互いに隣接する２辺を囲む概略Ｌ字形をなす。主パッド２０の面積は副パッド２４の面積とほぼ同じである。主パッド２１の面積は副パッド２５の面積とほぼ同じである。

図３は、ケルビン接続の等価回路である。Ｒ_ＯＵＴは抵抗器１の値、ｒ_Ｆ１は主パッド２０側の内部抵抗、ｒ_Ｆ２は主パッド２１側の内部抵抗、ｒ_Ｓ１は副パッド２４側の内部抵抗、ｒ_Ｓ２は副パッド２５側の内部抵抗である。抵抗器１の両電極７，８は内部抵抗ｒ_Ｓ１，ｒ_Ｓ２を介して電圧計に接続される。したがって、内部抵抗ｒ_Ｓ１，ｒ_Ｓ２が小さいほど抵抗器１に流れる電流を正確に検出できる。

このプリント配線板では、特定位置Ｘ１，Ｙ１直近の副パッド２４，２５内側から副引出線２６，２７が延び出しているので、特定位置Ｘ１，Ｙ１から副引出線２６，２７の端までの距離Ｌ３（たとえば０．２５ｍｍ）が従来よりも短くなる。その結果、内部抵抗ｒ_Ｓ１，ｒ_Ｓ２が小さくなるので、抵抗器１に流れる電流を正確に検出できる。

また、抵抗器１をリフローではんだ付けする際には、あらかじめクリームはんだを主パッド２０，２１及び副パッド２４，２５にまたがるように塊で盛り付けるが、主パッド２０，２１の面積は副パッド２４，２５の面積とほぼ同じであるから、はんだに働く表面張力もほぼ同じになる。したがって、はんだが主パッド２０，２１又は副パッド２４，２５のいずれかに偏ることはなく、両方にまたがって均等に盛り付けられる。その結果、抵抗器１を主パッド２０，２１及び副パッド２４，２５に確実にはんだ付けでき、接触不良が起こりにくい。

また、主パッド２０，２１は概略矩形をなし、副パッド２４，２５は概略Ｌ字形をなしているので、はんだ付けを完了した抵抗器１の両側に主パッド２０，２１及び副パッド２４，２５の端部が露出し、はんだ付けの良否を目視で判別できる。

リニアテクノロジー製ＬＴＣ３７２８ＬＸを用いたＤＣ／ＤＣコンバータでは、電流制限用に精密抵抗器が使用される。規格によると、制限電流Ｉｍａｘは精密抵抗器の値をＲｓｅｎｓｅとすると次の式（１）により求められる。
Ｉｍａｘ＝５０ｍＶ／Ｒｓｅｎｓｅ （１）

Ｉｍａｘ＝５．０００Ａとするためには、Ｒｓｅｎｓｅ＝０．０１Ωとする必要がある。これは、パッドの抵抗を無視した場合の設計理想値である。

図１に示したパッドを用いた場合と、図８に示したパッドを用いた場合とについて、制限電流を求めると、次の表１のとおりである。

幅１ｍｍ、厚さ３５μｍの銅箔の長さ１ｃｍ（＝１０ｍｍ）当たりの抵抗値は一般に０．００４８Ωであるから、従来のパッドの抵抗は０．０００９６Ω（＝２．０ｍｍ×０．００４８Ω／１０）となるのに対し、本発明のパッドの抵抗は０．０００１２Ω（＝０．２５ｍｍ×０．００４８Ω／１０）となる。制限電流は、従来の場合は４．５６２Ａであるが、本発明の場合は４．９４１Ａである。したがって、設計理想値に対する検出誤差は、従来の場合は７．５％であるが、本発明の場合は１．２％である。このように、本発明の制限電流は設計理想値に近く、従来よりも正確に電流を検出できる。

［第２の実施の形態］
上記第１の実施の形態では、主パッドの面積と副パッドの面積とをほぼ同じにしているが、たとえば図４に示すように、主パッド３０，３１を概略コの字形にし、副パッド３２，３３を矩形にし、主パッド３０，３１の内側に配置してもよい。ただし、この場合、主パッド３０，３１及び副パッド３２，３３にわたって盛り付けたはんだが表面張力の違いで主パッド３０，３１側に偏る可能性がある。また、抵抗器１の実装後は副パッド３２，３３が隠れてしまうので、はんだ付けの良否を目視で判別できない。

［第３の実施の形態］
また、たとえば図５に示すように、主パッド３４，３５及び副パッド３６，３７を全て同じ面積の長方形にし、互いに隣接して配置してもよい。ただし、この場合は、抵抗器１の実装後は副パッド３６，３７がほとんど隠れてしまうので、はんだ付けの良否を目視で判別しにくい。

［第４の実施の形態］
上記第１〜第３の実施の形態は図９に示した表面実装型抵抗器１に適したパターンであるが、この第４の実施の形態は図６に示した表面実装型抵抗器４０に適したパターンである。表面実装型抵抗器４０では、規格上の抵抗値が現れる基準点Ｘ及びＹが両端面の中心にある。両端面から延び出す一方電極４１及び他方電極４２は抵抗器本体４３に沿って折り曲げられ、抵抗器本体４３に貼り付けられている。抵抗器本体４３は樹脂で形成され、その中に抵抗体が封入されている。

表面実装型抵抗器４０を実装するためには、図７に示すように、概略矩形の主パッド４４，４５を内側に配置し、概略Ｌ字型の副パッド４６，４７を外側に配置する。主引出線４８，４９は主パッド４４，４５の内側から延び出す。副引出線５０，５１は副パッド４６，４７の外側にある特定位置Ｘ１，Ｙ１から延び出す。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。

一般的なＤＣ／ＤＣコンバータの回路図である。 本発明の第１の実施の形態によるプリント配線板のケルビン接続パターンを示す平面図である。 ケルビン接続の等価回路である。 本発明の第２の実施の形態によるプリント配線板のケルビン接続パターンを示す平面図である。 本発明の第３の実施の形態によるプリント配線板のケルビン接続パターンを示す平面図である。 本発明の第４の実施の形態によるプリント配線板のケルビン接続パターンを示す平面図である。 表面実装型抵抗器の外観構成を示す斜視図である。 図７と異なるタイプの表面実装型抵抗器の外観構成を示す斜視図である。 電流検出用抵抗器を実装するための従来の配線パターンを示す平面図である。

符号の説明

１，４０ 表面実装型抵抗器
２０，２１，３０，３１，３４，３５，４４，４５ 主パッド
２４，２５，３２，３３，３６，３７，４６，４７ 副パッド
７，４１ 一方電極
８，４２ 他方電極
２２，２３，４８，４９ 主引出線
２６，２７，５０，５１ 副引出線
Ｘ，Ｙ 基準点
Ｘ１，Ｙ１ 特定位置

Claims (2)

1. 概略矩形をなし、表面実装型抵抗器の一方電極がはんだ付けされる第１の主パッドと、
   概略矩形をなし、前記抵抗器の他方電極がはんだ付けされる第２の主パッドと、
   前記第１の主パッドから延び出す第１の主引出線と、
   前記第２の主パッドから延び出す第２の主引出線と、
   前記第１の主パッドの互いに隣接する２辺を囲む概略Ｌ字形をなし、前記第１の主パッドに隣接して配置され、前記抵抗器の一方電極が前記第１の主パッドと一緒にはんだ付けされる第１の副パッドと、
   前記第２の主パッドの互いに隣接する２辺を囲む概略Ｌ字形をなし、前記第２の主パッドに隣接して配置され、前記抵抗器の他方電極が前記第２の主パッドと一緒にはんだ付けされる第２の副パッドと、
   前記抵抗器の規格上の抵抗値が現れる一方基準点に近い前記第１の副パッドの特定位置から延び出す第１の副引出線と、
   前記抵抗器の規格上の抵抗値が現れる他方基準点に近い前記第２の副パッドの特定位置から延び出す第２の副引出線とを備えたことを特徴とするプリント配線板。
2. 請求項１に記載のプリント配線板であって、
   前記第１の主パッドの面積は前記第１の副パッドの面積と同じであり、前記第２の主パッドの面積は前記第２の副パッドの面積と同じである、ことを特徴とするプリント配線板。

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