JP6572690B2 - プリント配線板 - Google Patents

Description

本発明は、サーマルランドを有するプリント配線板に関する。

従来、スルーホールと、スルーホールの周囲に設けられたランドと、ランドの径方向外側に形成された配線パターンとを備えるプリント配線板が知られている。また、この種のプリント配線板のなかには、ハンダ付けの際にランドの熱が配線パターンに逃げにくくするために、サーマルランドを有するものがある。

このサーマルランドを有するプリント配線板では、配線パターンがランドの径方向外側にランドと離間して設けられると共に、ランドと配線パターンとが帯状のサーマルランドで接続される。従来のプリント配線板において、サーマルランドは、ランドの径方向に沿って直線状に延びている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−２０６３２７号公報

上記従来のプリント配線板において、サーマルランドの熱抵抗を大きくするには、サーマルランドを形成する導体部の本数を減らしたり、導体部の幅を狭くしたりすることが考えられる。ところが、この場合には、サーマルランドにおける電流密度が下がるため、プリント配線板に回路上の支障が生じる。

また、サーマルランドの熱抵抗を大きくするために、サーマルランドを形成する導体部の長さを長くすることも考えられる。ところが、この場合には、プリント配線板上のスペースが犠牲になり、プリント配線板の面積効率が低下する。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、プリント配線板の回路上の支障が生じること、及び、プリント配線板の面積効率が低下することを抑制しつつ、サーマルランドの熱抵抗を大きくすることができるプリント配線板を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、請求項１に記載のプリント配線板は、スルーホールと、前記スルーホールの周囲に設けられたランドと、前記ランドの径方向外側に前記ランドと離間して設けられた配線パターンと、前記ランドと前記配線パターンとの間に設けられて前記ランドの周方向に沿って延びる周方向導体部を有すると共に、前記ランドと前記配線パターンとを接続するサーマルランドと、を備え、前記サーマルランドは、前記周方向導体部の径方向に沿って延び、前記周方向導体部と前記ランドとを接続する内側径方向導体部と、前記周方向導体部の径方向に沿って延び、前記周方向導体部と前記配線パターンとを接続する外側径方向導体部と、を有し、前記周方向導体部と前記ランドとの間には、内側絶縁部が形成され、前記外側径方向導体部における前記配線パターンとの接続部は、前記内側径方向導体部における前記ランドとの接続部よりも幅が狭い。

このプリント配線板によれば、サーマルランドは、ランドの周方向に沿って延びる周方向導体部を有する。したがって、サーマルランドがランドの径方向に沿って直線状に延びる導体部によって形成される場合に比して、サーマルランドを形成する導体部の長さを長くすることができるので、サーマルランドの熱抵抗を大きくすることができる。

また、サーマルランドが周方向導体部を有することによってサーマルランドの熱抵抗を大きくすることができるので、サーマルランドを形成する導体部の本数を減らしたり、導体部の幅を狭くしたりする必要が無い。これにより、サーマルランドにおける電流密度を確保できるので、プリント配線板に回路上の支障が生じることを抑制することができる。

また、周方向導体部は、ランドの周方向に沿って延びるので、サーマルランドがランドの径方向に拡がることを抑制することができる。これにより、プリント配線板上のスペースが犠牲になること、ひいては、プリント配線板の面積効率が低下することを抑制することができる。
また、このプリント配線板によれば、サーマルランドは、周方向導体部に加えて、内側径方向導体部及び外側径方向導体部を有する。したがって、この内側径方向導体部及び外側径方向導体部を有する分、サーマルランドを形成する導体部の長さをより一層長くすることができるので、サーマルランドの熱抵抗をより一層大きくすることができる。
さらに、このプリント配線板によれば、外側径方向導体部における配線パターンとの接続部は、内側径方向導体部におけるランドとの接続部よりも幅が狭いので、外側径方向導体部における配線パターンとの接続部での熱抵抗を高めることができる。これにより、ランド側から内側絶縁部側に伝わる熱を、周方向導体部側から内側絶縁部側に伝わる熱でブロックすることができるので、ランドの保熱性を高めることができる。

請求項２に記載のプリント配線板は、請求項１に記載のプリント配線板において、前記内側径方向導体部が、前記周方向導体部の長さ方向の一端部と前記ランドとを接続し、前記外側径方向導体部が、前記周方向導体部の長さ方向の他端部と前記配線パターンとを接続する構成とされている。

このプリント配線板によれば、内側径方向導体部及び外側径方向導体部は、周方向導体部の長さ方向の一端部及び他端部にそれぞれ形成されている。したがって、内側径方向導体部から周方向導体部を通じて外側径方向導体部に至るまでの長さを長くすることができるので、サーマルランドの熱抵抗をより一層大きくすることができる。

請求項３に記載のプリント配線板は、請求項１に記載のプリント配線板において、前記周方向導体部が、前記ランドの周方向に沿って環状に形成され、前記周方向導体部と前記ランドとが、前記周方向導体部の周方向の複数箇所に設けられた複数の前記内側径方向導体部によって接続され、前記周方向導体部と前記配線パターンとが、前記周方向導体部の周方向の複数箇所に設けられると共に複数の前記内側径方向導体部に対して前記周方向導体部の周方向にずれて配置された複数の前記外側径方向導体部によって接続された構成とされている。

このプリント配線板によれば、サーマルランドは、ランドの周方向に沿って環状に形成された周方向導体部と、この周方向導体部の周方向の複数個所にそれぞれ設けられた複数の内側径方向導体部及び外側径方向導体部を有する構成とされている。したがって、サーマルランドの構造が簡単であるので、コストダウンを図ることができる。

請求項４に記載のプリント配線板は、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のプリント配線板において、前記周方向導体部が、前記内側径方向導体部及び前記外側径方向導体部よりも長さが長い構成とされている。

このプリント配線板によれば、周方向導体部は、内側径方向導体部及び外側径方向導体部よりも長さが長い。したがって、サーマルランドがランドの径方向に拡がることを抑制しつつ、サーマルランドの熱抵抗をより一層大きくすることができる。

請求項５に記載のプリント配線板は、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載のプリント配線板において、前記周方向導体部と前記ランドとの間に、内側絶縁部が形成され、前記周方向導体部と前記配線パターンとの間に、外側絶縁部が形成され、前記外側絶縁部が、前記内側絶縁部よりも前記周方向導体部の径方向に沿った幅が広い構成とされている。

このプリント配線板によれば、外側絶縁部は、内側絶縁部よりも周方向導体部の径方向に沿った幅が広い。したがって、外側絶縁部を通じてランド側から配線パターン側へ伝わる熱を抑制することができるので、ランドの保熱性を高めることができる。

請求項６に記載のプリント配線板は、請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載のプリント配線板において、前記サーマルランドが、同心状に配置された複数の前記周方向導体部を有する構成とされている。

このプリント配線板によれば、サーマルランドは、同心状に配置された複数の周方向導体部を有する。したがって、周方向導体部の数が増加した分、サーマルランドを形成する導体部の長さが長くなるので、サーマルランドの熱抵抗を大きくすることができる。

本発明の第一実施形態におけるプリント配線板の縦断面図である。 本発明の第一実施形態におけるプリント配線板の要部拡大平面図である。 図２の要部拡大図である。 本発明の第二実施形態におけるプリント配線板の要部拡大平面図である。 本発明の第三実施形態におけるプリント配線板の要部拡大平面図である。 図５の要部拡大図である。 本発明の第四実施形態におけるプリント配線板の要部拡大平面図である。 本発明の第五実施形態におけるプリント配線板の要部拡大平面図である。 本発明の第六実施形態におけるプリント配線板の要部拡大平面図である。

［第一実施形態］
以下、本発明の第一実施形態について説明する。

図１に示されるように、本発明の第一実施形態において、プリント配線板１０は、多層基板により構成されており、複数の絶縁層１２と、複数の配線層１４と有している。複数の絶縁層１２は、複数の配線層１４の間にそれぞれ設けられている。

各配線層１４は、ランド１６と、配線パターン１８とを有する。プリント配線板１０には、プリント配線板１０の板厚方向に貫通するスルーホール２０が形成されており、このスルーホール２０の内周面には、筒状導体部２２が設けられている。

ランド１６は、スルーホール２０の周囲に設けられており、筒状導体部２２と接続されている。筒状導体部２２の内側には、電子部品２４の端子２６が挿入されており、この端子２６と、筒状導体部２２及びランド１６とは、ハンダ２８により接続されている。

配線パターン１８は、ランド１６の径方向外側にランド１６と離間して設けられている。複数の配線層１４は、配線パターン１８の形状が異なる以外は同様の構造とされている。各配線層１４には、以下に示すサーマルランド３０が形成されている。

すなわち、図２に示されるように、サーマルランド３０は、渦巻き放射状に配置された複数の導体部３２を有する。ランド１６と配線パターン１８とは、複数の導体部３２によって接続されている。複数の導体部３２は、互いに同一の形状であり、ランド１６の周方向に等間隔に配置されている。各導体部３２は、周方向導体部３４と、内側径方向導体部３６と、外側径方向導体部３８とを有する。

周方向導体部３４は、ランド１６と配線パターン１８との間に設けられており、ランド１６の周方向に沿って円弧状に延びている。内側径方向導体部３６及び外側径方向導体部３８は、それぞれ周方向導体部３４の径方向に沿って直線状に延びている。

内側径方向導体部３６は、周方向導体部３４の長さ方向の一端部とランド１６とを接続しており、外側径方向導体部３８は、周方向導体部３４の長さ方向の他端部と配線パターン１８とを接続している。図３に示されるように、周方向導体部３４の長さＬ１は、内側径方向導体部３６及び外側径方向導体部３８の長さＬ２，Ｌ３よりも長くなっている。

図２に示されるように、周方向導体部３４とランド１６との間には、内側絶縁部４０が形成されており、周方向導体部３４と配線パターン１８との間には、外側絶縁部４２が形成されている。内側絶縁部４０及び外側絶縁部４２は、それぞれ周方向導体部３４の長さ方向に沿って円弧状に延びている。図３に示されるように、周方向導体部３４の径方向に沿った外側絶縁部４２の幅Ｗ２は、周方向導体部３４の径方向に沿った内側絶縁部４０の幅Ｗ１よりも広くなっている。

図２に示されるように、一の周方向導体部３４と、一の周方向導体部３４の隣の他の周方向導体部３４との間には、中側絶縁部４４が形成されている。中側絶縁部４４は、一の周方向導体部３４の径方向外側に形成された外側絶縁部４２の長さ方向の一端部と、他の周方向導体部３４の径方向内側に形成された内側絶縁部４０の長さ方向の他端部とを接続している。

この内側絶縁部４０、外側絶縁部４２、及び、中側絶縁部４４は、図１に示される配線層１４の一部が取り去られることにより、絶縁層１２上に凹状に形成されている。

次に、本発明の第一実施形態の作用及び効果について説明する。

以上詳述したように、本発明の第一実施形態によれば、サーマルランド３０は、ランド１６の周方向に沿って延びる周方向導体部３４を有する。したがって、サーマルランド３０がランド１６の径方向に沿って直線状に延びる導体部によって形成される場合に比して、サーマルランド３０を形成する導体部３２の長さを長くすることができるので、サーマルランド３０の熱抵抗を大きくすることができる。

また、サーマルランド３０が周方向導体部３４を有することによってサーマルランド３０の熱抵抗を大きくすることができるので、サーマルランド３０を形成する導体部３２の本数を減らしたり、導体部３２の幅を狭くしたりする必要が無い。これにより、サーマルランド３０における電流密度を確保できるので、プリント配線板１０に回路上の支障が生じることを抑制することができる。

また、の周方向導体部３４は、ランド１６の周方向に沿って延びるので、サーマルランド３０がランド１６の径方向に拡がることを抑制することができる。これにより、プリント配線板１０上のスペースが犠牲になること、ひいては、プリント配線板１０の面積効率が低下することを抑制することができる。

また、サーマルランド３０の各導体部３２は、周方向導体部３４に加えて、内側径方向導体部３６及び外側径方向導体部３８を有する。したがって、この内側径方向導体部３６及び外側径方向導体部３８を有する分、サーマルランド３０の各導体部３２の長さをより一層長くすることができるので、サーマルランド３０の熱抵抗をより一層大きくすることができる。

また、内側径方向導体部３６及び外側径方向導体部３８は、周方向導体部３４の長さ方向の一端部及び他端部にそれぞれ形成されている。したがって、内側径方向導体部３６から周方向導体部３４を通じて外側径方向導体部３８に至るまでの長さを長くすることができるので、このことによっても、サーマルランド３０の熱抵抗をより一層大きくすることができる。

また、周方向導体部３４は、内側径方向導体部３６及び外側径方向導体部３８よりも長さが長い（Ｌ１＞Ｌ２，Ｌ３）。したがって、サーマルランド３０がランド１６の径方向に拡がることを抑制しつつ、サーマルランド３０の熱抵抗をより一層大きくすることができる。

また、外側絶縁部４２は、内側絶縁部４０よりも周方向導体部３４の径方向に沿った幅が広いので（Ｗ２＞Ｗ１）。したがって、外側絶縁部４２を通じてランド１６側から配線パターン１８側へ伝わる熱を抑制することができるので、ランド１６の保熱性を高めることができる。

［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態について説明する。

図４に示される第二実施形態では、上述の第一実施形態に対し、サーマルランド３０の構造が次のように変更されている。すなわち、第二実施形態において、周方向導体部３４は、ランド１６の周方向に沿って環状に形成されている。また、周方向導体部３４とランド１６とは、複数の内側径方向導体部３６によって接続され、周方向導体部３４と配線パターン１８とは、複数の外側径方向導体部３８によって接続されている、

複数の内側径方向導体部３６は、周方向導体部３４の周方向の複数箇所（一例として、四か所）に設けられており、周方向導体部３４の周方向に等間隔に配置されている。同様に、複数の外側径方向導体部３８は、周方向導体部３４の周方向の複数箇所（一例として、四か所）に設けられており、周方向導体部３４の周方向に等間隔に配置されている。複数の外側径方向導体部３８は、複数の内側径方向導体部３６に対して周方向導体部３４の周方向にずれて配置されている。

この第二実施形態によれば、サーマルランド３０は、ランド１６の周方向に沿って環状に形成された周方向導体部３４と、この周方向導体部３４の周方向の複数個所にそれぞれ設けられた複数の内側径方向導体部３６及び外側径方向導体部３８を有する構成とされている。したがって、サーマルランド３０の構造が簡単であるので、コストダウンを図ることができる。

［第三実施形態］
次に、本発明の第三実施形態について説明する。

図５に示される第三実施形態では、上述の第一実施形態に対し、サーマルランド３０の構造が次のように変更されている。すなわち、第三実施形態において、外側径方向導体部３８は、一定の幅で形成されている。また、図６に示されるように、外側径方向導体部３８における配線パターン１８との接続部の幅Ｗ４は、内側径方向導体部３６におけるランド１６との接続部の幅Ｗ３よりも狭くなっている。

この第三実施形態によれば、外側径方向導体部３８における配線パターン１８との接続部の幅Ｗ４は、内側径方向導体部３６におけるランド１６との接続部の幅Ｗ３よりも狭くなっているので、外側径方向導体部３８における配線パターン１８との接続部での熱抵抗を高めることができる。これにより、ランド１６側から内側絶縁部４０側に伝わる熱４６を、周方向導体部３４側から内側絶縁部４０側に伝わる熱４８でブロックすることができるので、ランド１６の保熱性を高めることができる。

なお、上記第三実施形態において、外側径方向導体部３８は、一定の幅で形成されているが、上述の第一実施形態と同様に、外側径方向導体部３８は、配線パターン１８側に向かうに従って幅が拡がるように形成されていても良い（図２，図３参照）。

そして、配線パターン１８側に向かうに従って外側径方向導体部３８の幅が拡がる構造において、外側径方向導体部３８における配線パターン１８との接続部は、内側径方向導体部３６におけるランド１６との接続部よりも幅が狭くなるように形成されていても良い。

また、上述の第二実施形態におけるサーマルランド３０（図４参照）において、外側径方向導体部３８における配線パターン１８との接続部は、内側径方向導体部３６におけるランド１６との接続部よりも幅が狭くなるように形成されていても良い。

［第四実施形態］
次に、本発明の第四実施形態について説明する。

図７に示される第四実施形態では、上述の第一実施形態に対し、サーマルランド３０の構造が次のように変更されている。すなわち、第四実施形態において、サーマルランド３０を形成する各導体部３２は、第一の周方向導体部３４Ａと、第二の周方向導体部３４Ｂと、内側径方向導体部３６と、外側径方向導体部３８と、中側径方向導体部５０とを有する。

第二の周方向導体部３４Ｂは、第一の周方向導体部３４Ａよりも第二の周方向導体部３４Ｂの径方向外側に配置されると共に、第一の周方向導体部３４Ａに対して第一の周方向導体部３４Ａの長さ方向にずれて配置されている。

内側径方向導体部３６は、第一の周方向導体部３４Ａの長さ方向の一端部とランド１６とを接続しており、外側径方向導体部３８は、第二の周方向導体部３４Ｂの長さ方向の他端部と配線パターン１８とを接続している。また、中側径方向導体部５０は、周方向導体部３４の径方向に沿って直線状に延びており、第一の周方向導体部３４Ａの長さ方向の他端部と第二の周方向導体部３４Ｂの長さ方向の一端部とを接続している。

一の導体部３２における第一の周方向導体部３４Ａは、一の導体部３２の隣の他の導体部３２における第二の周方向導体部３４Ｂの径方向内側に配置されている。つまり、一の導体部３２における第一の周方向導体部３４Ａと、一の導体部３２の隣の他の導体部３２における第二の周方向導体部３４Ｂとは、同心状に配置されている。

この第四実施形態によれば、サーマルランド３０の各導体部３２は、同心状に配置された第一の周方向導体部３４Ａ及び第二の周方向導体部３４Ｂを有する。したがって、周方向導体部の数が増加した分、導体部３２の長さが長くなるので、サーマルランド３０の熱抵抗を大きくすることができる。

なお、上記第四実施形態において、サーマルランド３０の各導体部３２は、同心状に配置された第一の周方向導体部３４Ａ及び第二の周方向導体部３４Ｂ（二つの周方向導体部）を有するが、同心状に配置される周方向導体部の数は、三個以上でも良い。

また、上述の第二実施形態におけるサーマルランド３０（図４参照）において、環状に形成された周方向導体部３４が同心状に複数配置されても良い。

［第五実施形態］
次に、本発明の第五実施形態について説明する。

図８に示される第五実施形態では、上述の第一実施形態に対し、サーマルランド３０の構造が次のように変更されている。すなわち、第五実施形態において、サーマルランド３０を形成する各導体部３２は、上述の内側径方向導体部３６（図２参照）の代わりに、内側円弧状導体部５６を有する。内側円弧状導体部５６は、円弧状に形成されており、周方向導体部３４の長さ方向の一端部とランド１６とを接続している。

この第五実施形態では、内側円弧状導体部５６が形成されることにより、内側径方向導体部３６（図２参照）が形成された場合に比して、導体部３２の全長が短くなるが、サーマルランド３０全体では、導体部３２の長さを十分に確保でき、サーマルランド３０の熱抵抗を大きくすることができる。

なお、この第五実施形態における内側円弧状導体部５６は、上述の第四実施形態におけるサーマルランド３０（図７参照）に適用されても良い。

［第六実施形態］
次に、本発明の第六実施形態について説明する。

図９に示される第六実施形態では、上述の第一実施形態に対し、サーマルランド３０の構造が次のように変更されている。すなわち、第六実施形態において、周方向導体部３４は、階段状に形成されている。

この第六実施形態によれば、周方向導体部３４が階段状に形成された分、周方向導体部３４の長さを長くすることができるので、サーマルランド３０の熱抵抗をより一層大きくすることができる。

なお、この第六実施形態における周方向導体部３４は、上述の第四実施形態におけるサーマルランド３０（図７参照）に適用されても良い。

［第一乃至第六実施形態に共通の変形例］
次に、上述の第一乃至第六実施形態に共通の変形例について説明する。

上述の第一乃至第六実施形態において、プリント配線板１０は、多層基板により構成されているが、単層基板により構成されていても良い。

また、サーマルランド３０を形成する各導体部３２は、ランド１６の周方向に沿って延びる周方向導体部を有していれば、どのような形状でも良い。

なお、上述の第一乃至第六実施形態のうち組み合わせ可能な実施形態は、適宜、組み合わされて実施されても良い。

以上、本発明の第一乃至第六実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。

１０…プリント配線板、１２…絶縁層、１４…配線層、１６…ランド、１８…配線パターン、２０…スルーホール、２４…電子部品、２６…端子、２８…ハンダ、３０…サーマルランド、３２…導体部、３４，３４Ａ，３４Ｂ…周方向導体部、３６…内側径方向導体部、３８…外側径方向導体部、４０…内側絶縁部、４２…外側絶縁部、４４…中側絶縁部、５０…中側径方向導体部、５６…内側円弧状導体部

Claims (6)

1. スルーホールと、
   前記スルーホールの周囲に設けられたランドと、
   前記ランドの径方向外側に前記ランドと離間して設けられた配線パターンと、
   前記ランドと前記配線パターンとの間に設けられて前記ランドの周方向に沿って延びる周方向導体部を有すると共に、前記ランドと前記配線パターンとを接続するサーマルランドと、
   を備え、
   前記サーマルランドは、
   前記周方向導体部の径方向に沿って延び、前記周方向導体部と前記ランドとを接続する内側径方向導体部と、
   前記周方向導体部の径方向に沿って延び、前記周方向導体部と前記配線パターンとを接続する外側径方向導体部と、
   を有し、
   前記周方向導体部と前記ランドとの間には、内側絶縁部が形成され、
   前記外側径方向導体部における前記配線パターンとの接続部は、前記内側径方向導体部における前記ランドとの接続部よりも幅が狭い、
   プリント配線板。
2. 前記内側径方向導体部は、前記周方向導体部の長さ方向の一端部と前記ランドとを接続し、
   前記外側径方向導体部は、前記周方向導体部の長さ方向の他端部と前記配線パターンとを接続する、
   請求項１に記載のプリント配線板。
3. 前記周方向導体部は、前記ランドの周方向に沿って環状に形成され、
   前記周方向導体部と前記ランドとは、前記周方向導体部の周方向の複数箇所に設けられた複数の前記内側径方向導体部によって接続され、
   前記周方向導体部と前記配線パターンとは、前記周方向導体部の周方向の複数箇所に設けられると共に複数の前記内側径方向導体部に対して前記周方向導体部の周方向にずれて配置された複数の前記外側径方向導体部によって接続されている、
   請求項１に記載のプリント配線板。
4. 前記周方向導体部は、前記内側径方向導体部及び前記外側径方向導体部よりも長さが長い、
   請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のプリント配線板。
5. 前記周方向導体部と前記ランドとの間には、内側絶縁部が形成され、
   前記周方向導体部と前記配線パターンとの間には、外側絶縁部が形成され、
   前記外側絶縁部は、前記内側絶縁部よりも前記周方向導体部の径方向に沿った幅が広い、
   請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載のプリント配線板。
6. 前記サーマルランドは、同心状に配置された複数の前記周方向導体部を有する、
   請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載のプリント配線板。