JP5116672B2 - 偶発的な加熱を検知するように構成された改良プリント回路 - Google Patents

Description

本発明は、偶発的な加熱を検知するように構成された改良プリント回路に関する。

スマートパワースイッチ（「ｓｍａｒｔ ｐｏｗｅｒ ｓｗｉｔｃｈ」）タイプの少なくとも一つの部品を含むプリント回路を、自動車に装備することが知られている。

プリント回路は、プリント回路の通常の動作条件では絶縁されている基板を含む。一般に、基板は、例えばエポキシ樹脂を含む材料から形成される。

従来方法では、スマートパワースイッチは、２列の接続ピンを含む。そのうちの１列が、自動車の電子装置を給電する電気回路に接続されるように構成された出力ピンを含む。

出力ピンの電流強度は、比較的高くなることがあるので、部品は、出力ピンの列に近い基板領域において望ましくない加熱を引き起こし得る。

特に、この基板領域が著しく加熱されすぎると、出火することもある。

出火のリスクを未然に防ぐことができるように、従来技術では、プリント回路の通常の動作条件では絶縁されている基板を含むプリント回路を提案しており、このプリント回路は、基板の感知領域の望ましくない加熱を偶発的に引き起こし得る少なくとも一つの構成部品と、感知領域の加熱検知手段とを備える。

一般に、検知手段は、サーミスタを備えた熱検知器を含む。

それ自体知られているように、サーミスタは、抵抗値が温度と共に変化する感熱部品である。

そのため、プリント回路上で上記部品の近くにサーミスタを配置すれば、サーミスタの抵抗値の変化に従って、この部品の温度上昇、ひいては部品付近の基板領域の温度上昇を検知可能になる。

さらに、効率を考慮し、好適にはサーミスタを上記部品にできるだけ近い距離に配置する。

従って、加熱検知用のサーミスタによって、部品周辺におけるプリント回路の外径寸法が大型化する。

また、基板の望ましくない加熱を引き起こし得る各部品にサーミスタを接続しなければならないので、プリント回路の外径寸法は、監視すべき部品数が多ければ多いほど大きくなる。

本発明は、偶発的な加熱を検知するように構成され、簡単かつかさばらない手段を用いて効果的に出火を未然に防ぎ、および／または検出可能な、上記タイプの改良プリント回路を提案することを目的とする。

このため、本発明は、検知手段が、温度による基板の導電率の上昇を感知する感知手段を含むことを特徴とする、上記タイプのプリント回路を目的とする。

従って、本発明は、基板に取り付けられた部品（サーミスタ）の導電率の変化よりもむしろ、基板の導電率の変化を直接用いる。

実際、プリント回路の通常の動作条件では、基板は絶縁されている。

部品が偶発的に加熱される場合、この部品の近くにある基板の感知領域の温度が上昇する。温度閾値は基板の構成材料に特に応じ、この温度閾値を超えると、基板は著しく導電性になる。

温度閾値は、エポキシ樹脂からなる基板の場合、約３００℃である。

そのため、基板の導電率の著しい上昇を局部的に検知することにより、出火のリスクを明らかにすることができる。

好適には、感知手段は、プリント回路の通常の動作条件では基準電位にされている第１の導電性素子、いわゆる基準導電性素子と、基準電位とは異なる電位にされる少なくとも一つの第２の導電性素子とを含む。第１および第２の導電性素子は、少なくとも部分的に感知領域に延びている。

感知領域が著しく加熱した場合、第１の導電性素子と第２の導電性素子とが電気的に接触する。

このため、第１の導電性素子の電位値は、第２の導電性素子の電位値に応じて下がったり上がったり変化する。

その場合、第１の導電性素子の電位の変化に応じて、基板の感知領域の加熱を検知できる。

このため、感知手段は、第１の導電性素子の電位の測定手段と、第１の導電性素子の電位を基準電位と比較する手段とを含む。

本発明によるプリント回路は、さらに、以下のような一つまたは複数の特徴を含むことができる。すなわち、
第２の導電性素子は、部品の供給電位にされる部品の給電パターンであり、
部品は、給電パターンに溶接されて電源供給端子をなすベースプレートを含み、
基準導電性素子は、給電パターンの直線縁と部品の接続ピンの列との間に長手方向に延び、
感知手段は、第１の導電性素子の電位と基準電位との比較手段を含み、
基準電位は、電子部品の供給電位の２分の１であり、
基板は、複数の感知領域の加熱を偶発的に引き起こし得る部品群を備え、第１の基準導電性素子が、基板の様々な感知領域にそれぞれ延びる複数の分岐線を含み、
基板は、エポキシ樹脂を含む材料から形成され、
部品は、第１の列と第２の列の接続ピンを含むスマートパワースイッチであり、第１の列が、入力ピンを含み、第２の列が、出力ピンを含み、感知領域が、第１の列よりも第２の列の近くに延び、
第２の導電性素子が、部品とアースまたは出力ピンとの接続ピンをなす導電性素子であり、
基板は、複数の感知領域の加熱を偶発的に引き起こし得る部品群を備え、検知手段が、基板の様々な感知領域にそれぞれ結合される複数の感知手段を含み、
基板の導電率上昇の感知手段それぞれは、プリント回路基板に備えられる様々な部品の中から、基板の感知領域の望ましくない加熱原因となる部品群または部品を特に識別するために、情報処理手段に接続されるように構成される。

本発明は、本発明によるプリント回路図を示す唯一の図面を参照しながら、例としてなされた以下の説明を読めば、いっそう理解されるであろう。

図では、本発明によるプリント回路を参照符号１０で示した。

プリント回路１０は、プリント回路１０の通常の動作モードでは絶縁されている基板１２を含む。

本実施形態では、基板１２は、エポキシ樹脂を含む材料から形成されている。そのため、プリント回路の通常の動作温度で絶縁されている基板１２は、温度が約３００℃を超えると著しく導電性になる。

プリント回路１０は、部品１４を備える。本実施形態では、部品１４は、スマートパワースイッチタイプである。変形実施形態では、部品１４は、電源供給端子、抵抗器、トランジスタ、リレー、または基板１２の一定領域で望ましくない加熱を引き起こし得る他のあらゆる部品とすることができる。

一般に、スマートパワースイッチの部品は、第１の列Ｒ１と第２の列Ｒ２の接続ピンを含む。

第１の列Ｒ１は、入力ピン１６と、電源供給ピン１８ａ、１８ｂと、アースＭに接続されるピン２０とを含む。入力ピン１６は、例えば、部品１４を制御するマイクロコントローラ（図示せず）に接続される。

さらに、電源供給ピン１８ａ、１８ｂは、供給電位Ｖｃｃにされる部品１４の給電パターン２２によって、互いに電気的に接続されている。

従来方法では、部品１４は、給電パターン２２に溶接されて電源供給ピンをなす矩形のベースプレートを含む。

一般に、ベースプレートは、金属材料で形成されており、また、部品１４の動作中に発生する熱エネルギーを散逸させるように構成されている。

第２の列Ｒ２は、出力ピン２４を含む。出力ピン２４は、例えば、自動車（図示せず）の電子装置を給電するための電気回路に接続される。

一般に、部品１４は、出力ピン２４の出力で強い電流を発生する。そのため、部品１４は、基板１４の感知領域Ｚで望ましくない加熱を偶発的に引き起こし得る。感知領域Ｚは、第１の列Ｒ１よりも第２の列Ｒ２の近くに延びている。

感知領域Ｚの偶発的な加熱を検知するために、プリント回路１０は、感知領域Ｚの加熱の検知手段を含む。

特に、基板１２は、エポキシ樹脂を含む材料で形成されているので、感知領域Ｚは、温度が約３００℃を超えると少なくとも局部的に導電性になる。

従って、検知手段は、温度による基板１２の導電率上昇を感知する感知手段２６を含む。

感知手段２６は、プリント回路１０の通常の動作条件で基準電位Ｖｒｅｆにされる第１の導電性素子、いわゆる基準導電性素子と、基準電位Ｖｒｅｆとは異なる電位にされる少なくとも一つの第２の導電性素子とを含む。

第１および第２の導電性素子は、少なくとも部分的に感知領域Ｚに延びている。

記載された実施形態では、第１の導電性素子が、プリント回路１０の従来のパターン２８、いわゆる基準パターンであり、第２の導電性素子が、給電パターン２２である。

好適には、基準パターン２８は、給電パターン２２の直線縁と、給電すべき電気回路（図示せず）への部品１４の接続ピン２４を含む部品１４の列Ｒ２との間に長手方向に延びている。

感知領域Ｚにおいて、基準パターン２８と給電パターン２２との距離は、外径寸法および電流強度等の制約に応じて当業者により決定される。

そのため、プリント回路１０の通常の動作条件では、基準パターン２８と給電パターン２２が電気的に絶縁されている。それに対して、特に約３００℃を超える温度に感知領域Ｚが偶発的に加熱される場合、基板１２の導電率の局部的な上昇によって、２個のパターン２８、２２が電気接続される。

変形実施形態では、第２の導電性素子は、接続ピン１６、２０、１８ａ、１８ｂか、または部品１４の出力ピン２４をなす導電性素子とすることができる。

プリント回路１０の通常の動作条件における基準電位Ｖｒｅｆに等しい値を有する基準パターン２８の電位は、２個のパターン２８、２２の電気接続が生じたことで変化する。

本発明は、基準パターン２８の電位の変化に応じて、基板１２の感知領域Ｚの加熱を検知可能である。

このため、感知手段２６は、さらに、基準パターン２８の電位の測定手段３０を含む。記載された実施形態では、測定手段３０が、２個の抵抗極Ｄ１、Ｄ２を有する電圧分割ブリッジを含む。

しかも、感知手段２６は、さらに、上記の電位と基準電位Ｖｒｅｆとを比較する手段３２を含む。

従って、基準パターン２８の電位が変化するとき、感知領域Ｚの導電率の上昇を検知し、ひいては感知領域Ｚの加熱を検知できる。

好適には、基準電位Ｖｒｅｆの値が、供給電位Ｖｃｃの２分の１である。そのため、基準パターン２８と給電パターン２２との間で、基板１２の温度および導電率が局部的に上昇することにより電気接続された場合、基準パターン２８の電位が上昇する。

それに対して、アースＭに接続されたピン２０の近くにある基板領域で加熱が生じた場合、基準パターン２８の電位は下がる。

以下、本発明に関連するプリント回路１０の動作の主な態様について説明する。

プリント回路１０の通常の動作条件では、基板１２が絶縁されており、基準パターン２８が基準電位Ｖｒｅｆにされている。

感知領域Ｚが偶発的に加熱され、特に基板１２の感知領域Ｚが３００℃を超える温度に達すると、基板１２は、加熱領域Ｚで導電性になる。

そのため、基準パターン２８は、基板１２の導電率の局部的な上昇によって、給電パターン２２、出力ピン２４、あるいはアースＭに接続されるピン２０に接続可能になる。

基準パターン２８の電位は、電気的に接続される第２の導電性素子の電位に応じて変化する。

測定手段３０は、基準パターン２８の電位を測定し、比較手段３２は、この電位と基準電位Ｖｒｅｆとの値を比較する。

このようにして、基準パターン２８が、基板１２の導電率の局部的な上昇により給電パターン２２に接続されると、基準パターン２８の電位が上昇する。

それに対して、基準パターン２８が、基板１２の導電率の局部的な上昇によりアースＭに接続されるピンに接続されると、基準パターン２８の電位は下がる。

本発明は、基準パターン２８の電位の変化に応じて、基板１２の導電率の上昇を検知できる。

そのため、本発明は、温度による基板１２の導電率の上昇特性を利用しており、このため、検知手段は小型で簡単である。

変形実施形態では、基板１２は、複数の部品１４を備えることができる。

この場合、複数の感知領域Ｚの望ましくない加熱を偶発的に引き起こし得る部品群１４を監視するために、検知手段は、基板１２の様々な感知領域Ｚにそれぞれ結合されて温度による基板１２の導電率上昇を感知する複数の感知手段２６を含むことができる。

場合によっては、プリント回路１０の基板１２における電子部品、特に感知手段２６の密度を制限するために、各感知手段２６の第１の基準導電性素子２８は、様々な感知領域Ｚにそれぞれ延びる複数の分岐線を含んでいてもよい。

このため、同じ複数の感知手段２６によって、１つの部品群１４を監視できる。

好適には、各感知手段２６は、基板１２の感知領域Ｚの望ましくない加熱の原因となる部品群１４または部品１４を特に識別するために、情報処理手段に接続されるように構成される。

本発明によるプリント回路図を示す。

Claims (12)

1. プリント回路（１０）の通常の動作条件では絶縁されている基板（１２）を含むプリント回路（１０）であって、プリント回路（１０）が、基板（１２）の感知領域（Ｚ）の望ましくない加熱を偶発的に引き起こし得る少なくとも一つの部品（１４）と、感知領域（Ｚ）の加熱検知手段とを備え、加熱検知手段が、温度による基板（１２）の導電率の上昇を感知する感知手段（２６）を含み、基板（１２）の導電率の上昇を感知する感知手段（２６）が、
   基板（１２）上に延びていて、プリント回路（１０）の通常の動作条件で基準電位（Ｖｒｅｆ）にされる第１の導電性素子（２８）、いわゆる基準導電性素子と、
   基板（１２）上に延びていて、基準電位（Ｖｒｅｆ）とは異なる電位にされる少なくとも一つの第２の導電性素子（２０、２２、２４）と、
   第１の導電性素子（２８）の電位の測定手段（３０）とを含み、
   第１の導電性素子（２８）と第２の導電性素子（２０、２２、２４）とが、少なくとも部分的に感知領域（Ｚ）に延びていることを特徴とする、前記プリント回路（１０）。
2. 第２の導電性素子（２０、２２、２４）が、部品（１４）の供給電位（Ｖｃｃ）にされる部品（１４）の給電パターン（２２）である、請求項１に記載のプリント回路（１０）。
3. 部品（１４）が、給電パターン（２２）に溶接されて電源供給端子をなすベースプレートを含む、請求項２に記載のプリント回路（１０）。
4. 基準導電性素子（２８）が、給電パターン（２２）の直線縁と部品（１４）の接続ピン（２４）の列（Ｒ２）との間に長手方向に延びる、請求項２または３に記載のプリント回路（１０）。
5. 感知手段（２６）が、第１の導電性素子（２８）の電位と基準電位（Ｖｒｅｆ）との比較手段（３２）を含む、請求項１から４のいずれか一項に記載のプリント回路（１０）。
6. 基準電位（Ｖｒｅｆ）が、電子部品（１４）の供給電位（Ｖｃｃ）の２分の１である、請求項１から５のいずれか一項に記載のプリント回路（１０）。
7. 基板（１２）が、複数の感知領域（Ｚ）の加熱を偶発的に引き起こし得る部品群（１４）を備え、第１の基準導電性素子（２８）が、基板（１２）の様々な感知領域（Ｚ）にそれぞれ延びる複数の分岐線を含む、請求項１から６のいずれか一項に記載のプリント回路（１０）。
8. 基板（１２）が、エポキシ樹脂を含む材料から形成される、請求項１から７のいずれか一項に記載のプリント回路（１０）。
9. 部品（１４）が、第１の列（Ｒ１）および第２の列（Ｒ２）の接続ピンを含むスマートパワースイッチであり、第１の列（Ｒ１）が、入力ピン（１６）を含み、第２の列（Ｒ２）が、出力ピン（２４）を含み、感知領域（Ｚ）が、第１の列（Ｒ１）よりも第２の列（Ｒ２）の近くに延びる、請求項１から８のいずれか一項に記載のプリント回路（１０）。
10. 第２の導電性素子が、部品（１４）とアース（Ｍ）または出力ピン（２４）との接続ピン（２０）をなす導電性素子である、請求項１から９のいずれか一項に記載のプリント回路（１０）。
11. 基板（１２）が、複数の感知領域（Ｚ）の加熱を偶発的に引き起こし得る部品群（１４）を備え、検知手段が、基板（１２）の様々な感知領域（Ｚ）にそれぞれ結合されて温度による基板（１２）の導電率上昇を感知する複数の感知手段（２６）を含む、請求項１から１０のいずれか一項に記載のプリント回路（１０）。
12. 基板（１２）の導電率上昇の感知手段（２６）それぞれが、プリント回路（１０）に備えられる様々な部品（１４）の中から、基板（１２）の一定領域の望ましくない加熱の原因となる部品群（１４）または部品（１４）を特に識別するために、情報処理手段に接続されるように構成される、請求項７または１１に記載のプリント回路（１０）。

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