(57)【要約】【課題】サーミスタによる発熱部品の発熱検出感度を高めることができる回路基板の提供。【解決手段】回路基板１は、基板１０と、基板１０に実装された発熱部品２０と、基板１０に実装され、温度により抵抗値が変化する受熱部３１を有するサーミスタ３０と、発熱部品２０で発生した熱をサーミスタ３０の受熱部３１に伝熱させる金属パターン４０と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板に実装された発熱部品と、
前記基板に実装され、温度により抵抗値が変化する受熱部を有するサーミスタと、
前記発熱部品で発生した熱を前記サーミスタの受熱部に伝熱させる金属パターンと、を備える、回路基板。
【請求項２】
前記金属パターンは、
前記サーミスタの受熱部に接する第１パターンと、
前記第１パターンに接続されると共に、前記サーミスタの受熱部を取り囲む第２パターンと、を有する、請求項１に記載の回路基板。
【請求項３】
前記第１パターンは、絶縁部材を介して、前記サーミスタの受熱部に接している、請求項２に記載の回路基板。
【請求項４】
前記発熱部品が実装された前記基板の実装面には、前記発熱部品の放熱を兼ねた底面電極半田付用パターンが設けられており、
前記金属パターンは、前記底面電極半田付用パターンと熱的に接続されている、請求項２または３に記載の回路基板。
【請求項５】
前記サーミスタ及び前記金属パターンは、前記実装面と反対側の前記基板の背面に設けられており、
前記実装面から前記背面まで延び、前記底面電極半田付用パターンと前記金属パターンの前記第１パターンとを、熱的に接続させるスルーホールを備える、請求項４に記載の回路基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
回路基板として、例えば、スイッチング素子などの発熱部品を実装するものは、当該発熱部品の焼損を防止する焼損防止回路を備えている（特許文献１参照）。焼損防止回路は、例えば、素子の温度が一定以上になると抵抗値が急激に増加するＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）サーミスタを備え、当該サーミスタの温度が所定値以上となった場合に、電源回路への電力を停止するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−３０８７１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、発熱部品とサーミスタの表面実装を考えると、発熱部品とサーミスタの間に一定の距離を置かなければならず、これら二つの部品間の熱抵抗が大きくなる。これにより、サーミスタによる発熱部品の発熱検出感度が鈍くなると、焼損防止回路が十分機能しない可能性がある。
【０００５】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、サーミスタによる発熱部品の発熱検出感度を高めることができる回路基板の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る回路基板は、基板と、前記基板に実装された発熱部品と、前記基板に実装され、温度により抵抗値が変化する受熱部を有するサーミスタと、前記発熱部品で発生した熱を前記サーミスタの受熱部に伝熱させる金属パターンと、を備える。
【０００７】
また、上記回路基板においては、前記金属パターンは、前記サーミスタの受熱部に接する第１パターンと、前記第１パターンに接続されると共に、前記サーミスタの受熱部を取り囲む第２パターンと、を有してもよい。
また、上記回路基板においては、前記第１パターンは、絶縁部材を介して、前記サーミスタの受熱部に接していてもよい。
また、上記回路基板においては、前記発熱部品が実装された前記基板の実装面には、前記発熱部品の放熱を兼ねた底面電極半田付用パターンが設けられており、前記金属パターンは、前記底面電極半田付用パターンと熱的に接続されていてもよい。
また、上記回路基板においては、前記サーミスタ及び前記金属パターンは、前記実装面と反対側の前記基板の背面に設けられており、前記実装面から前記背面まで延び、前記底面電極半田付用パターンと前記金属パターンの前記第１パターンとを、熱的に接続させるスルーホールを備えていてもよい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、サーミスタによる発熱部品の発熱検出感度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態における回路基板１の断面図である。
【図２】図１に示す回路基板１の底面図である。
【図３】第１実施形態におけるサーミスタ３０を含む焼損防止回路の回路図である。
【図４】第２実施形態における回路基板１Ａの断面図である。
【図５】図４に示す回路基板１Ａの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
【００１１】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態における回路基板１の断面図である。図２は、図１に示す回路基板１の底面図である。なお、図１は、図２の矢視Ａ−Ａ断面に対応している。
回路基板１は、図１に示すように、基板１０と、発熱部品２０と、サーミスタ３０と、金属パターン４０と、を備えている。
【００１２】
基板１０は、例えば、パーソナルコンピュータのマザーボードであって、ＤＣ／ＤＣコンバータなどを実装している。発熱部品２０は、当該ＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチング回路を構成するスイッチング素子（ＭＯＳＦＥＴ：metal-oxide-semiconductor field-effect transistor）である。なお、発熱部品としては、ＭＯＳＦＥＴの他に、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、メモリ、チャージャなどを例示できる。
【００１３】
発熱部品２０が実装された基板１０の実装面１０ａには、複数の配線パターン１１が設けられている。発熱部品２０は、複数の配線パターン１１に、図示しない半田を介して電気的に接続された複数の端子２１を備えている。発熱部品２０の側方に延びる端子２１は、例えば、ゲート端子及びソース端子である。また、発熱部品２０の底面に設けられた端子２１は、例えば、ドレイン端子２１ｂである。このドレイン端子２１ｂと電気的に接続された配線パターン１１は、発熱部品２０の放熱を兼ねた底面電極半田付用パターン１１ｂ（ベタパターン）である。
【００１４】
サーミスタ３０は、発熱部品２０が実装された実装面１０ａと反対側の基板１０の背面１０ｂ側に実装されている。サーミスタ３０は、温度により抵抗値が変化する受熱部３１と、受熱部３１の両端に設けられた一対の端子３２と、を備えている。一対の端子３２は、基板１０の背面１０ｂに設けられた配線パターン１２と、図示しない半田を介して電気的に接続されている。
【００１５】
本実施形態のサーミスタ３０は、受熱部３１の温度上昇により抵抗値が増加するＰＴＣサーミスタである。なお、サーミスタ３０は、後述する焼損防止回路（図３参照）の構成によっては、受熱部３１の温度上昇により抵抗値が低下するＮＴＣ（Negative Temperature Coefficient）サーミスタであってもよい。
【００１６】
図３は、第１実施形態におけるサーミスタ３０を含む焼損防止回路の回路図である。
サーミスタ３０は、抵抗５１と共に分圧回路を形成している。この分圧回路においては、ＤＣ／ＤＣコンバータの複数のＭＯＳＦＥＴ（発熱部品２０）の一つ一つに設けられたサーミスタ３０が直列接続されている。分圧回路は、サーミスタ３０の抵抗値に応じて変化した基準電圧Ｖｒｅｆを、コンパレータ５２の＋端子側に入力する。
【００１７】
コンパレータ５２の−端子側には、電源５３の出力電圧が入力されている。このコンパレータ５２（比較回路）からの出力電圧は、スイッチング素子５４に入力される。スイッチング素子５４は、例えば、Ｎ型のＭＯＳＦＥＴであり、ゲートに入力されたコンパレータ５２からの出力電圧が「Ｈｉｇｈ」になると、「ＯＮ」となる。また、スイッチング素子５４は、例えば、ゲートに入力されたコンパレータ５２からの出力電圧が「Ｌｏｗ」になると、「ＯＦＦ」となる。
【００１８】
サーミスタ３０の温度が低い場合、コンパレータ５２は「Ｌｏｗ」の出力電圧を出力し、スイッチング素子５４が「ＯＦＦ」となる。このとき、電源電圧ＶＣＣが抵抗５５を通して出力され、ＤＣ／ＤＣコンバータなどが正常に起動する。
一方、サーミスタ３０の温度が高い場合、コンパレータ５２は「Ｈｉｇｈ」の出力電圧を出力し、スイッチング素子５４が「ＯＮ」となる。そうすると、ＤＣ／ＤＣコンバータに出力される電圧が０Ｖとなり、システムがシャットダウンする。これにより、発熱部品２０が焼損に至る前にシステムをシャットダウンさせることができる。
【００１９】
図１及び図２に戻り、基板１０の背面１０ｂには、サーミスタ３０の受熱部３１に発熱部品２０で発生した熱を伝熱させる金属パターン４０が設けられている。金属パターン４０は、熱伝導性が高い銅などから形成されている。この金属パターン４０は、サーミスタ３０の受熱部３１に接する第１パターン４１と、第１パターン４１に接続されると共に、サーミスタ３０の受熱部３１を取り囲む第２パターン４２と、を有している。第１パターン４１は、図１に示すように、絶縁部材３３を介して、サーミスタ３０の受熱部３１に接している。
【００２０】
第１パターン４１は、図２に示すように、サーミスタ３０の受熱部３１と重なるように配置されている。第１パターン４１は、一対の端子３２が固定され、略アーチ状に配設された受熱部３１の直下を通ると共に、その両端部が、枠状の第２パターン４２の枠内側に接続されている。第２パターン４２は、サーミスタ３０の端子３２が接続された配線パターン１２の外側を取り囲んでいる。第２パターン４２の内側の領域は、第１パターン４１によって二つの領域に仕切られ、その二つの領域に、絶縁領域（基板１０の表面）に囲まれた配線パターン１２が形成されている。
【００２１】
図１に示すように、サーミスタ３０は、基板１０を挟んで発熱部品２０と背中合わせで配設されている。基板１０には、実装面１０ａから背面１０ｂまで延び、底面電極半田付用パターン１１ｂと第１パターン４１とを、熱的に接続させるスルーホール１３を備えている。スルーホール１３は、基板１０に形成された内壁面に金属膜を形成したものか、あるいはその内部を熱伝導に優れた金属粉などを含んだ樹脂材で充填したものであるとよい。
【００２２】
スルーホール１３は、図２に示すように、第１パターン４１の直線部分の全体に亘って配設されている。本実施形態のスルーホール１３は、一定の隙間をあけてマトリクス状に配設されている。なお、スルーホール１３は、少なくとも、第１パターン４１の受熱部３１と重なる領域に配設されているとよい。
【００２３】
上記構成の回路基板１においては、図１及び図２に示すように、金属パターン４０を備えるため、発熱部品２０の熱が、第１パターン４１を介してサーミスタ３０の受熱部３１に直接伝熱される。このため、受熱部３１における抵抗値の変化が鋭敏になり、サーミスタ３０による発熱部品２０の発熱検出感度を高めることができる。したがって、このサーミスタ３０を含む焼損防止回路によれば、発熱部品２０が焼損に至る前にシステムを確実にシャットダウンさせることが可能となる。
【００２４】
また、本実施形態では、図２に示すように、金属パターン４０は、サーミスタ３０の受熱部３１に接する第１パターン４１と、第１パターン４１に接続されると共に、サーミスタ３０の受熱部３１を取り囲む第２パターン４２と、を有している。これにより、第１パターン４１によって直接、サーミスタ３０の受熱部３１に熱を伝えるだけでなく、第２パターン４２によって受熱部３１の周囲から間接的に熱を伝えることができる。したがって、サーミスタ３０による発熱部品２０の発熱検出感度をより高めることができる。
【００２５】
また、本実施形態では、図１に示すように、第１パターン４１は、絶縁部材３３を介して、サーミスタ３０の受熱部３１に接している。この構成によれば、仮に、サーミスタ３０の受熱部３１の表面が電気的に絶縁でない場合であっても、第１パターン４１との間に介在する絶縁部材３３によって、回路的な短絡の発生を防止することができる。すなわち、サーミスタ３０は、半田付けされる一対の端子３２の間（受熱部３１）の基板１０と対向する部分が絶縁層または絶縁構造を有するとよい。
【００２６】
また、本実施形態では、図１に示すように、発熱部品２０が実装された基板１０の実装面１０ａには、発熱部品２０の放熱を兼ねた底面電極半田付用パターン１１ｂが設けられており、金属パターン４０は、底面電極半田付用パターン１１ｂと熱的に接続されている。この構成によれば、発熱部品２０の底面から広い面積で底面電極半田付用パターン１１ｂに伝熱された熱を、金属パターン４０を介してサーミスタ３０の受熱部３１に伝熱することができる。
【００２７】
また、本実施形態では、サーミスタ３０及び金属パターン４０は、実装面１０ａと反対側の基板１０の背面１０ｂに設けられており、実装面１０ａから背面１０ｂまで延び、底面電極半田付用パターン１１ｂと金属パターン４０の第１パターン４１とを、熱的に接続させるスルーホール１３を備えている。この構成によれば、基板１０の実装面１０ａ側から背面１０ｂ側にスルーホール１３を介して効率よく発熱部品２０の熱を伝えることができる。そして、基板１０を挟んで背面合わせで発熱部品２０とサーミスタ３０を配設することにより、発熱部品２０とサーミスタ３０とを、同一の表面に実装するよりも近接して配設でき、これにより、サーミスタ３０による発熱部品２０の発熱検出感度をより高めることができる。
【００２８】
したがって、上述の本実施形態によれば、基板１０と、基板１０に実装された発熱部品２０と、基板１０に実装され、温度により抵抗値が変化する受熱部３１を有するサーミスタ３０と、発熱部品２０で発生した熱をサーミスタ３０の受熱部３１に伝熱させる金属パターン４０と、を備える、という構成を採用することによって、サーミスタ３０による発熱部品２０の発熱検出感度を高めることができる回路基板１が得られる。
【００２９】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。
【００３０】
図４は、第２実施形態における回路基板１Ａの断面図である。図５は、図４に示す回路基板１Ａの平面図である。なお、図５は、図４の矢視Ｂ−Ｂ断面に対応している。
第２実施形態では、サーミスタ３０が、発熱部品２０と同じ基板１０の実装面１０ａに設けられている点で、上述した実施形態と異なる。
【００３１】
第２実施形態のサーミスタ３０は、図４に示すように、発熱部品２０から一定の距離Ｌを隔てて配設されている。また、第２実施形態の金属パターン４０は、サーミスタ３０と同じく基板１０の実装面１０ａに設けられている。金属パターン４０は、図５に示すように、実装面１０ａ上において底面電極半田付用パターン１１ｂと接続されている。すなわち、金属パターン４０は、底面電極半田付用パターン１１ｂを引き延ばして形成されている。
【００３２】
金属パターン４０は、上述した実施形態と同様に、サーミスタ３０の受熱部３１に接する第１パターン４１と、第１パターン４１に接続されると共に、サーミスタ３０の受熱部３１を取り囲む第２パターン４２と、を有している。この構成によれば、発熱部品２０の底面から底面電極半田付用パターン１１ｂに伝わった熱が、金属パターン４０を介して効率よく受熱部３１に伝わる。このため、サーミスタ３０による発熱部品２０の発熱検出感度を高めることができる。この第２実施形態は、実装上の制約などから、上記実施形態のように基板１０を挟んで背面合わせで発熱部品２０とサーミスタ３０を実装できない場合に採用するとよい。
【００３３】
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成は上記の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。上記の実施形態において説明した各構成は、矛盾しない限り任意に組み合わせることができる。
【００３４】
例えば、上記実施形態では、金属パターン４０が、サーミスタ３０の受熱部３１に接する第１パターン４１と、第１パターン４１に接続されると共に、サーミスタ３０の受熱部３１を取り囲む第２パターン４２と、を有する構成について説明したが、少なくとも第１パターン４１があればよい。
【符号の説明】
【００３５】
１…回路基板、１Ａ…回路基板、１０…基板、１０ａ…実装面、１０ｂ…背面、１１…配線パターン、１１ｂ…底面電極半田付用パターン、１２…配線パターン、１３…スルーホール、２０…発熱部品、２１…端子、２１ｂ…ドレイン端子、３０…サーミスタ、３１…受熱部、３２…端子、３３…絶縁部材、４０…金属パターン、４１…第１パターン、４２…第２パターン、５１…抵抗、５２…コンパレータ、５３…電源、５４…スイッチング素子、５５…抵抗、Ｌ…距離
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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