JP6975744B2

JP6975744B2 - ヒータ装置

Info

Publication number: JP6975744B2
Application number: JP2019060501A
Authority: JP
Inventors: 雄一郎大野; 智之市; 真也山取
Original assignee: Faltec Co Ltd
Current assignee: Faltec Co Ltd
Priority date: 2019-03-27
Filing date: 2019-03-27
Publication date: 2021-12-01
Anticipated expiration: 2039-03-27
Also published as: JP2020161363A

Description

本発明は、回路基板に実装された回路素子などを加熱するヒータ装置に関するものである。

従来より、例えば液晶パネルの応答性を高めるために、ヒータ部と液晶表示パネルとを熱伝導体により熱的に接続して、上記液晶パネルの温度を高められるようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２０１１−７５８８３号公報

しかしながら、上記のようにヒータ部と液晶表示パネルとを熱伝導体により熱的に接続する構成では、上記ヒータ部や熱伝導体などの部品を必要とするため、部品点数が増加し、製造コストの増大を招きがちである。

本発明は、上記の点に鑑み、製造コストを低く抑えつつ、回路素子の温度を容易に上昇させ得るようにすることを目的としている。

上記の目的を達成するため、本発明は、
表面に配線パターンが形成された回路基板に設けられた回路素子の温度を上昇させるヒータ装置であって、
上記回路基板における、上記回路素子が配置される位置に、上記配線パターンの幅が部分的に狭くされたヒータパターン部が形成されていることを特徴とする。

これにより、配線接続に用いられる配線パターンの幅を部分的に狭くしてヒータとして機能させることにより、回路素子の温度を上昇させることが容易にできるうえ、別途、ヒータ部材や伝熱部材などを設けなくてもよいので、製造コストの低減などを容易に図ることができる。

本発明によれば、製造コストを低く抑えつつ、回路素子の温度を容易に上昇させ得る。

本発明の実施形態の回路基板の構成を示す平面図である。同、回路基板上に形成された配線パターンの例を示す拡大平面図である。図１のII-II線断面図である。変形例の回路基板の構成を示す拡大縦断面図である。他の変形例の回路基板の構成を示す拡大縦断面図である。さらに他の変形例の回路基板の構成を示す拡大縦断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態や変形例において、同様の機能を有する構成要素については同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態に用いられる回路基板１００は、図１〜図３に示すように、例えば樹脂等から成る基板ベース１０１上に、コネクタ１０４や、回路素子２１１、温度センサ２１２などが実装されるとともに、これらの回路素子等が基板ベース１０１の表面に形成された配線パターン１０２を介して配線接続されることにより、種々の回路動作をし得るようになっている。上記基板ベース１０１の表面には、必須ではないが、配線パターン１０２を覆う絶縁膜１０３が設けられている。

上記配線パターン１０２は、例えば図１、図２に２点鎖線で示す加熱領域として、配線パターンの幅が部分的に狭くされたヒータパターン部が形成され、所定の大きさの電流が流れることによって、対応する位置に配置された回路素子２１１の温度を上昇させ得るようになっている。

上記のように、配線接続に用いられる配線パターン１０２の幅を部分的に狭くし屈曲数を多くするなどしてヒータとして機能させることにより、回路素子の温度を上昇させることが容易にできる。しかも、局部的な加熱を容易にできるので、少ない消費電力でも、迅速に所要の加熱をすることができる。また、別途、ヒータ部材や伝熱部材などを設けなくてもよいので、製造コストの低減や小型化、軽量化などを容易に図ることができる。

ここで、上記のように基板ベース１０１上に形成されたヒータパターンによる加熱をするとともに、回路素子２１１の近傍に温度センサ２１２を設けることによって、正確な温度情報が得られ、それに基づいて適切な温度制御をすることも容易にできる。この場合、温度制御回路も回路基板１００上に設けるようにしてもよい。ヒータパターンによる温度制御の方法としては、例えば電流の大きさを可変にしたりＰＷＭ制御するようにしたりしてもよいが、ヒータパターンに、複数箇所に電流を供給し得るタップ部を適宜形成して、通電の有無や、ヒータパターンを部分的に直並列切り替えしたり、ピッチや長さなどを変化させることなどによって発熱量を制御可能にしてもよい。また、これらを種々組み合わせたりしてもよい。

上記のようなヒータパターンによって加熱する対象の素子は特に限定されないが、例えば通常低温での使用が困難な電気化学式センサなどを効率よく加熱する場合などに特に有効である。より具体的には、例えば自動車に搭載された一酸化炭素センサを気温が−４０℃などになる寒冷地で用いる場合に有効である。また、低温で使用可能なセンサがある場合でも、仕様条件が緩い安価なセンサを用い得るようにすることなどもできる。

（変形例）
図４に示すように、回路素子２１１を例えばシリコンスポンジなどの断熱部材３１１で全体的、または部分的に覆うようにしてもよい。これによって、加熱効率をより高めることが容易にできる。ここで、同図の例では、断熱部材３１１に開口部３１１ａが形成されていることによって、一酸化炭素センサ等のガスセンサに適用し得る例を示しているが、このような開口部を設ける必要のない回路素子に適用する場合には、全体的に覆うようにしてもよい。

また、図５に示すように、回路基板１００と回路素子２１１との間（回路素子２１１の下面側）から回路素子２１１の上面側に回り込む熱伝導部材３１２を設け、ヒータパターン部で発生した熱を回路素子２１１の上面などに伝導させ得るようにしてもよい。これによって、より、加熱効率を高めることが容易にできる。

また、図６に示すように、回路基板１００と回路素子２１１との間以外の部分で、ヒータパターン部が形成された回路基板１００に接触する回路基板接触部３１３ａと、伝導される熱を回路素子２１１における側面などに伝達する熱伝達部３１３ｂとを有する熱伝導部材３１３を用いたりしてもよい。これによっても、やはり、加熱効率を高めることが容易にできる。

また、さらに、上記のような断熱部材３１１と、熱伝導部材３１２や熱伝導部材３１３とを組み合わせるなど、各変形例などの構成要素を論理的に可能な範囲で種々組み合わせてもよい。

また、回路基板としては、上記のような基板ベース１０１を有するものに限らず、可撓性を有する樹脂フィルムに配線パターンが形成されたフレキシブル基板を適用してもよい。

１００回路基板
１０１基板ベース
１０２配線パターン
１０３絶縁膜
１０４コネクタ
２１１回路素子
２１２温度センサ
３１１断熱部材
３１１ａ開口部
３１２熱伝導部材
３１３熱伝導部材
３１３ａ回路基板接触部
３１３ｂ熱伝達部

Claims

表面に配線パターンが形成された回路基板に設けられた回路素子の温度を上昇させるヒータ装置であって、
上記回路基板における、上記回路素子が配置される位置に、上記配線パターンの幅が部分的に狭くされたヒータパターン部が形成されると共に、
さらに、上記ヒータパターン部で発生した熱を、上記回路素子における上記回路基板に対向する表面以外の表面に伝導する熱伝導部材を有することを特徴とするヒータ装置。
請求項１のヒータ装置であって、
上記回路基板における上記回路素子の近傍に、温度センサが設けられるとともに、同一の回路基板上に、上記温度センサによる検出結果に応じて、上記回路素子の温度を制御する温度制御回路が設けられていることを特徴とするヒータ装置。
請求項１から請求項２のうち何れか１項のヒータ装置であって、
上記回路基板に設けられた回路素子の表面の少なくとも一部が断熱部材によって覆われていることを特徴とするヒータ装置。
請求項１から請求項３のうち何れか１項のヒータ装置であって、
上記熱伝導部材は、上記回路基板と上記回路素子との間に介在する介在部と、伝導される熱を上記回路素子における上記回路基板に対向する表面以外の表面に伝達する熱伝達部と、
を有することを特徴とするヒータ装置。
請求項１から請求項３のうち何れか１項のヒータ装置であって、
上記熱伝導部材は、上記回路基板と上記回路素子との間以外の部分で上記ヒータパターン部が形成された上記回路基板に接触する回路基板接触部と、伝導される熱を上記回路素子における上記回路基板に対向する表面以外の表面に伝達する熱伝達部と、
を有することを特徴とするヒータ装置。
請求項１から請求項５のうち何れか１項のヒータ装置であって、
上記ヒータパターン部に、複数箇所に電流を供給し得るタップ部が形成されていることを特徴とするヒータ装置。
請求項１から請求項６のうち何れか１項のヒータ装置であって、
上記回路基板は可撓性を有する樹脂フィルムに配線パターンが形成されたフレキシブル基板であることを特徴とするヒータ装置。