WO2020235158A1

WO2020235158A1 - 基板

Info

Publication number: WO2020235158A1
Application number: PCT/JP2020/007092
Authority: WO
Inventors: 薫安藤; ひろみ山口
Original assignee: オムロン株式会社
Priority date: 2019-05-23
Filing date: 2020-02-21
Publication date: 2020-11-26
Also published as: JP2020191416A; JP7354585B2; TWI748355B; TW202044936A

Abstract

基板が、第１方向の一端が電力供給源に電気的に接続された一対のパターンと、樹脂製品を実装可能な第１実装部と、第１実装部よりも遠くに配置され電子部品を実装可能な第２実装部と、一対のパターンの一方を第１パターンおよび第２パターンに分断する第１延焼停止用孔と、第１延焼停止用孔を第１方向に横切って第１パターンおよび第２パターンを接続する第１ジャンパー部材と、一対のパターンの他方を第３パターンおよび第４パターンに分断する第２延焼停止用孔と、第２延焼停止用孔を第１方向に横切って、第３パターンおよび第４パターンを接続する第２ジャンパー部材とを備える。

Description

基板

　本開示は、基板に関する。

　特許文献１には、ＡＣ電力供給源コネクタの異極間にスリットが設けられたプリント基板が開示されている。

実開平５－５３２５９号公報

　特許文献１のプリント基板では、ＡＣ電源コネクタの異極間に限定した水滴による発火の防止については考慮されているが、異極間にスリットを設けることができない電子部品発熱によるプリント基板の延焼を防止することについては考慮されていない。

　本開示は、発熱源となる電子部品が基板に実装され、この電子部品の発熱により基板が延焼したとしても、基板の延焼を樹脂製品に到達する前に停止させることが可能な基板を提供することを目的とする。

　本開示の一例の基板は、
　第１方向に沿って延びかつ前記第１方向に交差する第２方向に間隔を空けてそれぞれ配置され、前記第１方向の一端が電力供給源に電気的に接続された一対のパターンと、
　前記一対のパターンの各々に接続された状態で樹脂製品を実装可能な第１実装部と、
　前記第１方向において前記第１実装部よりも前記一端の遠くに配置され、前記一対のパターンの各々に接続された状態で電子部品を実装可能な第２実装部と、
　前記一対のパターンの一方における前記第１方向の前記第１実装部と前記第２実装部との間に設けられ、板厚方向に貫通して、前記一対のパターンの一方を前記第１方向において相互に独立した第１パターンおよび第２パターンに分断する第１延焼停止用孔と、
　前記第１延焼停止用孔を前記第１方向に横切って、前記第１パターンおよび前記第２パターンを接続する第１ジャンパー部材と、
　前記一対のパターンの他方における前記第１方向の前記第１実装部と前記第２実装部との間に設けられ、前記板厚方向に貫通して、前記一対のパターンの他方を前記第１方向において相互に独立した第３パターンおよび第４パターンに分断する第２延焼停止用孔と、
　前記第２延焼停止用孔を前記第１方向に横切って、前記第３パターンおよび前記第４パターンを接続する第２ジャンパー部材と
を備える。

　前記基板によれば、一対のパターンの一方における第１方向の第１実装部と第２実装部との間に設けられ、基板を板厚方向に貫通して、一対のパターンの一方を第１方向において相互に独立した第１パターンおよび第２パターンに分断する第１延焼停止用孔と、第１延焼停止用孔を第１方向に横切って、第１パターンおよび第２パターンを接続する第１ジャンパー部材とを備える。さらに、一対のパターンの他方における第１方向の第１実装部と第２実装部との間に設けられ、基板を板厚方向に貫通して、一対のパターンの他方を第１方向において相互に独立した第３パターンおよび第４パターンに分断する第２延焼停止用孔と、第２延焼停止用孔を第１方向に横切って、第３パターンおよび第４パターンを接続する第２ジャンパー部材とを備える。このような構成により、電子部品の発熱により基板が延焼したとしても、発火の原因となる樹脂製品に到達する前に、延焼を停止させることが可能な基板を実現できる。

本開示の一実施形態の基板を示す平面模式図。図１の基板の第１の変形例を示す平面模式図。図１の基板の第２の変形例を示す平面模式図。図１の基板の第３の変形例を示す平面模式図。

　以下、本開示の一例を添付図面に従って説明する。なお、以下の説明では、必要に応じて特定の方向あるいは位置を示す用語（例えば、「上」、「下」、「右」、「左」を含む用語）を用いるが、それらの用語の使用は図面を参照した本開示の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本開示の技術的範囲が限定されるものではない。また、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本開示、その適用物、あるいは、その用途を制限することを意図するものではない。さらに、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは必ずしも合致していない。

　本開示の一実施形態の基板１は、例えば、コンポジット基材で構成され、図１に示すように、相互に電気的に独立して配置された一対のパターン１０、２０と、樹脂製品１００が実装される第１実装部３０と、電子部品２００が実装される第２実装部４０とを備えている。樹脂製品１００は、例えば、樹脂ケース、樹脂端子台、および、樹脂コネクタである。また、電子部品２００は、例えば、チップ積層セラミックコンデンサ、チップ半導体、チップ抵抗、および、ディスクリート部品である。この電子部品２００は、例えば、クリームはんだ印刷により基板１の表面に実装される。

　各パターン１０、２０は、導電性を有し、基板１の表面に形成されている。各パターン１０、２０は、第１方向Ｘに沿って延び、かつ、第１方向Ｘに交差する（例えば、直交する）第２方向Ｙに間隔を空けてそれぞれ配置されている。各パターン１０、２０は、第１方向Ｘの一端１１、２１が電力供給源２にそれぞれ電気的に接続されている。

　第１実装部３０は、一例として、基板１の第１方向Ｘの一端に配置されている。また、第２実装部４０は、一例として、基板１の第１方向Ｘの他端に配置されている。すなわち、第１実装部３０は、第１方向Ｘにおいて、第２実装部４０よりも電力供給源２に接続された各パターン１０、２０の第１方向Ｘの一端１１、２１に配置されている。言い換えると、第１実装部３０に実装された樹脂製品１００は、第１方向Ｘにおいて、第２実装部４０に実装された電子部品２００と電力供給源２との間に配置される。なお、基板１の同一板面に、第１実装部３０および第２実装部４０を配置してもよいし、板厚方向の一対の板面の一方に第１実装部３０を配置し、板厚方向の一対の板面の他方に第２実装部４０を配置してもよい。

　また、基板１は、第１延焼停止用孔５１、第２延焼停止用孔５２、第１ジャンパー部材６１および第２ジャンパー部材６２を備えている。

　各延焼停止用孔５１、５２は、基板１を板厚方向に貫通しかつ第２方向Ｙに沿って延びる細長い長孔で、各パターン１０、２０における第１方向Ｘの第１実装部３０と第２実装部４０との間にそれぞれ配置されている。第１延焼停止用孔５１は、上側のパターン１０を相互に独立した第１パターン１０１および第２パターン１０２に分断しており、第２延焼停止用孔５２は、下側のパターン２０を相互に独立した第３パターン２０１および第４パターン２０２に分断している。

　第１ジャンパー部材６１は、第１延焼停止用孔５１を第１方向Ｘに横切って、第１パターン１０１および第２パターン１０２を接続する。第２ジャンパー部材６２は、第２延焼停止用孔５２を第１方向Ｘに横切って、第３パターン２０１および第４パターン２０２を接続する。各ジャンパー部材６１、６２は、例えば、ゼロオームジャンパ抵抗で構成され、基板１の板厚方向に沿った平面視において、第１方向Ｘに長い略矩形状を有している。

　各延焼停止用孔５１、５２は、その第２方向Ｙの長さＤ１、Ｄ２が、各ジャンパー部材６１、６２の第１方向Ｘの長さよりも大きくなるように構成されている。例えば、各ジャンパー部材６１、６２の長手方向（すなわち、第１方向Ｘ）の寸法が、３．２ｍｍであった場合、各延焼停止用孔５１、５２は、３．２ｍｍよりも大きい第２方向Ｙの長さＤ１、Ｄ２を有している。なお、各延焼停止用孔５１、５２は、一例として、約１ｍｍの幅（すなわち、第１方向Ｘの長さ）を有している。

　各延焼停止用孔５１、５２は、第２実装部４０からの直線距離Ｌ１、Ｌ２が相互に等しくなる位置にそれぞれ配置されている。この実施形態では、一例として、第２実装部４０の各延焼停止用孔５１、５２に対向する縁における第２方向Ｙの中心４１と、各延焼停止用孔５１、５２の第２実装部４０に対向する縁における第２方向Ｙの中心５１１、５２１との間の直線距離をそれぞれ各直線距離Ｌ１、Ｌ２としている。

　ところで、基板１に各延焼停止用孔５１、５２および各ジャンパー部材６１、６２が設けられていない場合、基板１に実装された電子部品２００がショート故障または過負荷等により発熱すると、電子部品２００が実装されている第２実装部４０が加熱されて、グラファイト化が進行する。このグラファイト化が進行すると、電子部品２００の電極間に炭化導電路が形成され、電流により赤熱化する。その後、基板１は、グラファイト化および赤熱化を繰り返しながら、電力供給源２に接近する方向に各パターン１０、２０に沿って延焼する。基板１の延焼が樹脂製品１００に到達すると、炭化導電路が樹脂製品１００にも形成され、樹脂製品１００から可燃性ガスが発生する。この発生した可燃性ガスに着火することで、基板１が搭載された製品が発火する可能性がある。

　このように、一般に、基板が搭載された製品の発火リスク（言い換えると、当該製品以外への類焼が起こり得る製品から外への発火現象）が一気に高まるのは、樹脂ケース、樹脂端子台、樹脂コネクタ等の樹脂製品が発火することである。電子部品の近傍で炭化導電路が形成されたとしても、基板の延焼が樹脂製品に及ぶ前に延焼を停止できれば、製品発火リスクを下げることが可能である。

　基板に炭化導電路が形成されるのを防止する手段としては、例えば、特許文献１の発明のように、炭化導電路が形成されうる電極間にスリットを設けることが考えられる。しかしながら、炭化導電路を形成しうる電子部品（すなわち、チップ積層セラミックコンデンサ、チップ半導体およびチップ抵抗等）の形状サイズによっては、電極間へのスリット加工が不可能であり炭化導電路の形成を防止できない場合がある。

　前記基板１では、一方のパターン１０における第１方向Ｘの第１実装部３０と第２実装部４０との間に設けられ、基板１を板厚方向に貫通して、一方のパターン１０を第１方向Ｘにおいて相互に独立した第１パターン１０１および第２パターン１０２に分断する第１延焼停止用孔５１と、第１延焼停止用孔５１を第１方向Ｘに横切って、第１パターン１０１および第２パターン１０２を接続する第１ジャンパー部材６１とを備える。さらに、他方のパターン２０における第１方向Ｘの第１実装部３０と第２実装部４０との間に設けられ、基板１を板厚方向に貫通して、他方のパターン２０を第１方向Ｘにおいて相互に独立した第３パターン２０１および第４パターン２０２に分断する第２延焼停止用孔５２と、第２延焼停止用孔５２を第１方向Ｘに横切って、第３パターン２０１および第４パターン２０２を接続する第２ジャンパー部材６２とを備える。このような構成により、電子部品２００の発熱により基板１が延焼したとしても、各延焼停止用孔５１、５２において基板１が燃え尽きるまで延焼の進行を停滞させて、電力供給源２に向かって炭化導電路が新たに形成されるのを防ぐことができる。その結果、発火の原因となる樹脂製品１００に到達する前に、延焼を停止させることが可能な基板１を実現できる。

　また、第１延焼停止用孔５１および第２延焼停止用孔５２が、第２実装部４０からの直線距離Ｌ１、Ｌ２が相互に等しくなる位置にそれぞれ配置されている。このような構成により、電子部品２００の発熱により基板１が延焼して電力供給源２に向かって炭化導電路が形成され続けた場合、炭化導電路が、第１延焼停止用孔５１および第２延焼停止用孔５２に略同時に到達する。その結果、炭化導電路が各延焼停止用孔５１、５２を回り込み電力供給源２に向かうのを防いで、基板１の延焼をより確実に停止させることができる。

　また、第１延焼停止用孔５１が、第１ジャンパー部材６１の第１方向Ｘの寸法よりも大きい第２方向Ｙの長さＤ１を有し、第２延焼停止用孔５２が、第２ジャンパー部材６２の第１方向Ｘの寸法よりも大きい第２方向Ｙの長さＤ２を有している。このような構成により、炭化導電路が各延焼停止用孔５１、５２を回り込み電力供給源２に向かうのを防いで、基板１の延焼をより確実に停止させることができる。

　なお、第１延焼停止用孔５１および第２延焼停止用孔５２は、第２実装部４０からの直線距離Ｌ１、Ｌ２が相互に等しくなる位置にそれぞれ配置されている場合に限らない。図２に示すように、第１延焼停止用孔５１および第２延焼停止用孔５２は、第２実装部４０からの直線距離Ｌ１、Ｌ２が異なる位置にそれぞれ配置することができる。図２の基板１では、直線距離Ｌ１＞直線距離Ｌ２となるように、第１延焼停止用孔５１および第２延焼停止用孔５２が配置されている。このように構成することで、発火の原因となる樹脂製品１００に到達する前に延焼を停止させることが可能でかつ設計の自由度の高い基板１を実現できる。

　直線距離Ｌ１および直線距離Ｌ２が異なっている場合、第１延焼停止用孔５１および第２延焼停止用孔５２の第１方向Ｘにおける位置ずれＬ３は、３ｍｍ以下であるのが好ましい。第１延焼停止用孔５１および第２延焼停止用孔５２の第１方向Ｘにおける位置ずれＬ３が３ｍｍを超えると、電子部品の発熱により基板が延焼して形成された炭化導電路が、先に到達した延焼停止用孔を回り込んで電力供給源２に向かって形成され続けてしまい、基板１が燃え尽きるまで延焼の進行を停滞させることができなくなる場合がある。

　また、図３に示すように、第１延焼停止用孔５１および第２延焼停止用孔５２は、相互に連結して一体化してもよい。このように構成することで、基板１の延焼をより確実に停止させることができる。

　また、図４に示すように、第１延焼停止用孔５１および第２延焼停止用孔５２の各々は、第１方向Ｘにおいて、第１実装部３０と第２実装部４０との間の中心（言い換えると、第１実装部３０と第２実装部４０との間を通りかつ第２方向Ｙに延びる中心線ＣＬ）よりも第２実装部４０の近くに配置してもよい。このように構成することで、他の回路への類焼を防ぐことができるので、基板１の延焼をより確実に停止させることができる。

　一対のパターン１０、２０は、第１方向Ｘに沿って延びかつ第２方向Ｙに間隔を空けてそれぞれ配置され、第１方向Ｘの一端が電力供給源に電気的に接続されていればよく、前記実施形態の構成に限定されない。

　以上、図面を参照して本開示における種々の実施形態を詳細に説明したが、最後に、本開示の種々の態様について説明する。なお、以下の説明では、一例として、参照符号も添えて記載する。

　本開示の第１態様の基板１は、
　第１方向Ｘに沿って延びかつ前記第１方向Ｘに交差する第２方向Ｙに間隔を空けてそれぞれ配置され、前記第１方向Ｘの一端１１、２１が電力供給源２に電気的に接続された一対のパターン１０、２０と、
　前記一対のパターン１０、２０の各々に接続された状態で樹脂製品１００を実装可能な第１実装部３０と、
　前記第１方向Ｘにおいて前記第１実装部３０よりも前記一端１１、２１の遠くに配置され、前記一対のパターン１０、２０の各々に接続された状態で電子部品２００を実装可能な第２実装部４０と、
　前記一対のパターンの一方１０における前記第１方向Ｘの前記第１実装部３０と前記第２実装部４０との間に設けられ、板厚方向に貫通して、前記一対のパターンの一方１０を前記第１方向Ｘにおいて相互に独立した第１パターン１０１および第２パターン１０２に分断する第１延焼停止用孔５１と、
　前記第１延焼停止用孔５１を前記第１方向Ｘに横切って、前記第１パターン１０１および前記第２パターン１０２を接続する第１ジャンパー部材６１と、
　前記一対のパターンの他方２０における前記第１方向Ｘの前記第１実装部３０と前記第２実装部４０との間に設けられ、前記板厚方向に貫通して、前記一対のパターンの他方２０を前記第１方向Ｘにおいて相互に独立した第３パターン２０１および第４パターン２０２に分断する第２延焼停止用孔５２と、
　前記第２延焼停止用孔５２を前記第１方向Ｘに横切って、前記第３パターン２０１および前記第４パターン２０２を接続する第２ジャンパー部材６２と
を備える。

　第１態様の基板１によれば、電子部品の発熱により基板が延焼したとしても、各延焼停止用孔５１、５２において基板１が燃え尽きるまで延焼の進行を停滞させて、電力供給源２に向かって炭化導電路が新たに形成されるのを防ぐことができる。その結果、発火の原因となる樹脂製品に到達する前に、延焼を停止させることが可能な基板を実現できる。

　本開示の第２態様の基板１は、
　前記第１延焼停止用孔５１および前記第２延焼停止用孔５２の各々が、前記第１方向Ｘにおいて、前記第１実装部３０と前記第２実装部４０との間の中心よりも前記第２実装部４０の近くに配置されている。

　第２態様の基板１によれば、他の回路への類焼を防ぐことができるので、基板１の延焼をより確実に停止させることができる。

　本開示の第３態様の基板１は、
　前記第１延焼停止用孔５１および前記第２延焼停止用孔５２の各々が、前記第２実装部４０からの直線距離Ｌ１、Ｌ２が相互に等しくなる位置にそれぞれ配置されている。

　第３態様の基板１によれば、電子部品２００の発熱により基板１が延焼して電力供給源２に向かって炭化導電路が形成され続けた場合、炭化導電路が、第１延焼停止用孔５１および第２延焼停止用孔５２に略同時に到達する。その結果、炭化導電路が各延焼停止用孔５１、５２を回り込み電力供給源２に向かうのを防いで、基板１の延焼をより確実に停止させることができる。

　本開示の第４態様の基板１は、
　前記第１延焼停止用孔５１および前記第２延焼停止用孔５２の各々が、前記第２実装部４０からの直線距離Ｌ１、Ｌ２が相互に異なる位置にそれぞれ配置されている。

　第４態様の基板１によれば、発火の原因となる樹脂製品１００に到達する前に延焼を停止させることが可能でかつ設計の自由度の高い基板１を実現できる。

　本開示の第５態様の基板１は、
　前記第１延焼停止用孔５１が、
　前記第１ジャンパー部材６１の前記第１方向Ｘの寸法よりも大きい前記第２方向Ｙの長さＤ１を有し、
　前記第２延焼停止用孔５２が、
　前記第２ジャンパー部材６２の前記第１方向Ｘの寸法よりも大きい前記第２方向Ｙの長さＤ２を有している。

　第５態様の基板１によれば、炭化導電路が各延焼停止用孔５１、５２を回り込み電力供給源２に向かうのを防いで、基板１の延焼をより確実に停止させることができる。

　本開示の第６態様の基板１は、
　前記第１延焼停止用孔５１および前記第２延焼停止用孔５２が、相互に連結されて一体化されている。

　第６態様の基板１によれば、基板１の延焼をより確実に停止させることができる。

　なお、前記様々な実施形態または変形例のうちの任意の実施形態または変形例を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。また、実施形態同士の組み合わせまたは実施例同士の組み合わせまたは実施形態と実施例との組み合わせが可能であると共に、異なる実施形態または実施例の中の特徴同士の組み合わせも可能である。

　本開示は、添付図面を参照しながら好ましい実施形態に関連して充分に記載されているが、この技術の熟練した人々にとっては種々の変形や修正は明白である。そのような変形や修正は、添付した請求の範囲による本開示の範囲から外れない限りにおいて、その中に含まれると理解されるべきである。

　本開示は、例えば、ＣＥＭ３等のコンポジット基材、あるいは、ＦＲ４等のガラス基材で構成された基板に適用できる。

１　基板
２　電力供給源
１０、２０　パターン
１０１　第１パターン
１０２　第２パターン
２０１　第３パターン
２０２　第４パターン
１１、２１　一端
３０　第１実装部
４０　第２実装部
５１、５２　延焼停止用孔
６１、６２　ジャンパー部材
１００　樹脂製品
２００　電子部品

Claims

　第１方向に沿って延びかつ前記第１方向に交差する第２方向に間隔を空けてそれぞれ配置され、前記第１方向の一端が電力供給源に電気的に接続された一対のパターンと、
　前記一対のパターンの各々に接続された状態で樹脂製品を実装可能な第１実装部と、
　前記第１方向において前記第１実装部よりも前記一端の遠くに配置され、前記一対のパターンの各々に接続された状態で電子部品を実装可能な第２実装部と、
　前記一対のパターンの一方における前記第１方向の前記第１実装部と前記第２実装部との間に設けられ、板厚方向に貫通して、前記一対のパターンの一方を前記第１方向において相互に独立した第１パターンおよび第２パターンに分断する第１延焼停止用孔と、
　前記第１延焼停止用孔を前記第１方向に横切って、前記第１パターンおよび前記第２パターンを接続する第１ジャンパー部材と、
　前記一対のパターンの他方における前記第１方向の前記第１実装部と前記第２実装部との間に設けられ、前記板厚方向に貫通して、前記一対のパターンの他方を前記第１方向において相互に独立した第３パターンおよび第４パターンに分断する第２延焼停止用孔と、
　前記第２延焼停止用孔を前記第１方向に横切って、前記第３パターンおよび前記第４パターンを接続する第２ジャンパー部材と
を備える、基板。
　前記第１延焼停止用孔および前記第２延焼停止用孔の各々が、前記第１方向において、前記第１実装部と前記第２実装部との間の中心よりも前記第２実装部の近くに配置されている、請求項１の基板。
　前記第１延焼停止用孔および前記第２延焼停止用孔の各々が、前記第２実装部からの直線距離が相互に等しくなる位置にそれぞれ配置されている、請求項１または２の基板。
　前記第１延焼停止用孔および前記第２延焼停止用孔の各々が、前記第２実装部からの直線距離が相互に異なる位置にそれぞれ配置されている、請求項１または２の基板。
　前記第１延焼停止用孔が、
　前記第１ジャンパー部材の前記第１方向の寸法よりも大きい前記第２方向の長さを有し、
　前記第２延焼停止用孔が、
　前記第２ジャンパー部材の前記第１方向の寸法よりも大きい前記第２方向の長さを有している、請求項１から４のいずれか１つの基板。
　前記第１延焼停止用孔および前記第２延焼停止用孔が、相互に連結されて一体化されている、請求項１から５のいずれか１つの基板。