(57)【要約】【課題】表面実装部品を半田リフローで実装すると同時に半田ヒューズ部も形成し、且つ、過電流で溶けた半田の流出を防止することのできる回路基板を提供する。【解決手段】本発明は、回路基板２の一面２ａに形成された回路部を構成する導体パターン３に、過電流が流れた時に該導体パターン３の一部を断線させて前記回路部を保護する回路保護装置１を有した回路基板である。回路保護装置は、連続して形成された導体パターンの一部に非導通となる断線部を設け、その断線部を挟んだ両側の導体端部４、５間に導電性を有した導体部材６を架設し、その導体部材６を過電流により溶融させて、該断線部に形成した孔部７に溶融した導体部材を流し込んで前記導体端部４、５間をオープンとする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路基板の一面に形成された回路部を構成する導体パターンに、過電流が流れた時に該導体パターンの一部を断線させて前記回路部を保護する回路保護装置を有した回路基板において、
前記回路保護装置は、連続して形成された前記導体パターンの一部に非導通となる断線部を設け、その断線部を挟んだ両側の導体端部間に導電性を有した導体部材を架設し、その導体部材を過電流により溶融させて、該断線部に形成した孔部に溶融した導体部材を流し込んで前記導体端部間をオープンとする
ことを特徴とする回路基板。
【請求項２】
請求項１に記載の回路基板であって、
前記導体部材には、溶融したときに一部が先に溶融して前記孔部に溶け込んで行くように溶融させる切欠部が形成された
ことを特徴とする回路基板。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の回路基板であって、
前記導体部材は、前記孔部に向けてその中央部分が垂れ下がるように屈曲した状態で前記両導体端部間に架設された
ことを特徴とする回路基板。
【請求項４】
請求項１から請求項３の何れか１項に記載の回路基板であって、
前記孔部は、前記回路基板の板厚方向に貫通するスルーホールである
ことを特徴とする回路基板。
【請求項５】
請求項４に記載の回路基板であって、
前記孔部の内部には、溶けた前記導体部材の濡れ性を高める銅メッキが形成されている
ことを特徴とする回路基板。
【請求項６】
請求項１から請求項５の何れか１項に記載の回路基板であって、
前記孔部の体積を、少なくとも溶融した導体部材の体積以上とした
ことを特徴とする回路基板。
【請求項７】
請求項１から請求項６の何れか１項に記載の回路基板であって、
前記回路基板の一面側に設けられた前記孔部の開口周縁部に、絶縁部材を設けた
ことを特徴とする回路基板。
【請求項８】
請求項７に記載の回路基板であって、
前記絶縁部材には、前記孔部に向かう方向に該絶縁部材の厚みが次第に薄くなる傾斜部が形成された
ことを特徴とする回路基板。
【請求項９】
請求項１から請求項８の何れか１項に記載の回路基板であって、
前記回路基板の一面とは反対側の他面に、少なくとも前記孔部と対応する部位に絶縁シートを設けた
ことを特徴とする回路基板。
【請求項１０】
回路基板の一面に形成された回路部を構成する導体パターンに、過電流が流れた時に該導体パターンの一部を断線させて前記回路部を保護する回路保護装置を有した回路基板の製造方法において、
前記導体パターンを途中部位で離間させ、その離間させた断線部を挟む各導体端部に低融点半田ペーストを塗布する工程と、
前記低融点半田ペーストよりも高融点の半田ペーストを、該低融点半田ペースト間の幅寸法よりも小さな幅寸法となるように前記各導体端部間に跨るように架設して設ける工程と、
前記導体パターンを離間させた断線部に、過電流で溶融した高融点の半田ペーストを流し込む孔部を前記回路基板に貫通して形成する工程と、を備えた
ことを特徴とする回路基板の製造方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の回路基板の製造方法であって、
前記高融点の半田ペーストの前記孔部と対応する部位に、該半田ペーストの中央部分から前記孔部に溶け込んで行くように溶融させる切欠部を形成した
ことを特徴とする回路基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過電流が流れた時に回路部を保護する回路保護装置を備えた回路基板及びその回路基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
過電流が流れた時に回路部を保護する半田ヒューズを備えた、回路基板が提案されている。この半田ヒューズを安全装置とする技術の一つに、半田の濡れ性を利用した技術がある（例えば、特許文献１に記載）。
【０００３】
特許文献１に記載の技術は、回路基板の一面にスルーホールを介して一の回路パターンと接続された一方の電極を円形状に設けると共に、その周囲に所定間隔を置いて他の回路パターンと接続される同芯且つ円環状の他方の電極を設け、さらに両電極を覆って完全溶融に近い半田を溶着させた構造としている。
【０００４】
この安全装置では、過電流が流れた時に、両電極を覆って設けられた半田が、両電極間を所定距離置いた濡れ難い基板表面にはじかれることにより、濡れ易い一方の電極と他方の電極に半田がそれぞれ分離することで、これらの両電極間が非導通となる。
【特許文献１】特開２０００−１００３１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、半田ヒューズとして通常の半田を使用しているため、表面実装部品（ＳＭＤ）をリフローにより実装することができず、生産性の面で課題がある。また、特許文献１に記載の技術では、過電流で溶けた半田が基板表面に流れて別の回路パターンに半田が付いてしまう可能性もある。
【０００６】
そこで、本発明は、表面実装部品を半田リフローで実装すると同時に半田ヒューズ部も形成し、且つ、過電流で溶けた半田の流出を防止することのできる回路基板及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、連続して形成された導体パターンの一部に非導通となる断線部を設け、その断線部を挟んだ両側の導体端部間に導電性を有した導体部材を架設し、その導体部材を過電流により溶融させて、該断線部に形成した孔部に溶融した導体部材を流し込んで前記導体端部間をオープンとする回路保護装置を回路基板に形成した。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、表面実装部品を半田リフローで実装すると同時に半田ヒューズ部も形成し、且つ、過電流で溶けた半田の流出を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明を適用した具体的な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１０】
「回路保護装置を有した回路基板の構成説明」
図１は本実施形態の回路保護装置を有した回路基板の平面図、図２（Ａ）は図１の回路保護装置部分を示す要部拡大平面図、図２（Ｂ）は図２（Ａ）のＡ−Ａ線断面図、図２（Ｃ）は図２（Ａ）の断線部を示す要部拡大平面図、図３は断線部を挟んだ両側の導体端部間に架設される導体部材を示し、図３（Ａ）はその平面図、図３（Ｂ）は図３（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図、図４は過電流が流れた時に断線部に形成した孔部に溶融した導体部材が流れ込んで導体端部間がオープンとなった状態を示す回路保護装置部分の断面図、図５は半田部間の幅寸法よりも導体部材の幅寸法を小さくしたことを示す図である。
【００１１】
回路保護装置１は、例えば図１に示すように、回路基板２の一面２ａに形成された回路部を構成する電源線やアース線等の大電流が流れる部位に設けられ、過電流が流れたときに回路部を構成する導体パターン３の一部を断線させて当該回路部を保護する。
【００１２】
この回路保護装置１は、図２に示すように、例えばガラスエポキシ樹脂等の如き絶縁樹脂材料からなる回路基板２の一面２ａに連続して形成された導体パターン３の導体端部４、５一部に非導通となる断線部４ａ、５ａを設け、その断線部４ａ、５ａを挟んだ両側の導体端部４、５間に導電性を有した導体部材６を架設し、その導体部材６を過電流により溶融させて、該断線部４ａ、５ａに形成した孔部７に溶融した導体部材６を流し込んで前記導体端部４、５間をオープンとする構造とされている。
【００１３】
断線部４ａ、５ａは、例えば２つの電子部品８、９間を接続するアース線（導体パターン３）の途中部位に設けられる。かかる断線部４ａ、５ａは、連続して形成された導体パターン３の途中部位を非導通とするように所定距離を置いて配線を形成しないことで形成される。この断線部４ａ、５ａを挟んでその両側に形成された両導体端部４、５は、図２（Ｃ）に示すように、断線部の略中心（孔部７から所定間隔を有して）に形成された孔部７にそれぞれ開口を向けた平面視略Ｃ字状とされている。両導体端部４、５が略Ｃ字状に形成されることで、導体部材６の実装面積を大きくでき、導体部材６を溶融させるための電流量を確保することができる。この導体端部４、５の形状は、一例であり、前記したＣ字状に制限されることはない。
【００１４】
前記断線部４ａ、５ａの中心に形成された孔部７は、回路基板２を板厚方向にその一面２ａから他面（裏面）２ｂに貫通する例えば円形孔であるスルーホールとして形成されている。この孔部７は、後述する導体部材６が過電流で溶けて流れ込む部位（換言するとトラップ孔）として機能する。孔部７の内部には、溶けた導体部材６の濡れ性を高める銅メッキ１２が形成されている。別の見方をすると、銅メッキ１２によって孔部７の内壁が被覆されている。
【００１５】
また、孔部７を銅メッキによって被覆することで、孔部７内での溶融した導体部材６付着強度が向上し、例えば、振動等によっても導体部材６が孔部７から飛び出すことを抑制でき、飛び出した導体部材６によって導体端部４、５間を導通状態にしてしまうことを防止できる。
【００１６】
この孔部７の体積は、少なくとも溶融した導体部材６の体積以上となるようにされている。つまり、前記孔部７は、溶融した導体部材６のほぼ全てを孔部７に流し込ませて、前記両導体端部４、５間が溶融した前記導体部材６の接触によって短絡しない程度の内部空間を持った大きさとされている。
【００１７】
前記導体部材６は、前記孔部７を挟んでその両側に設けられた両導体端部４、５間に跨るように橋梁の如く架設されている。かかる導体部材６は、各導体端部４、５の上に半田ペーストを塗布して形成された半田部１０の上に半田付けされることによって、過電流が流れる前の状態において前記断線部を導通させている。この導体部材６は、前記半田部１０よりも融点の高い半田ペーストを塗布して形成される。
【００１８】
前記導体部材６は、図３に示すように例えば平面視楕円形状をなし、孔部７と対応するその中央部位に切欠部１１を有している。この切欠部１１は、過電流によって溶融したときに一部が先に溶融して前記孔部７に溶け込んで行くように前記導体部材６を溶融させる。この実施形態では、導体部材６の略中央部であって表面と裏面の両方に２本の断面略Ｖ字状をなすスリット溝を平行に形成することで切欠部１１としている。表面と裏面のそれぞれにスリット溝として形成された切欠部１１は、表裏で互いに相対向する位置に形成されており、他の部位に比べてその厚みが薄くされている。そのため、導体部材６は、過電流が流れた時に厚みが薄くなった切欠部１１から溶け始める。
【００１９】
また、回路基板２の他面２ｂには、溶融した導体部材６が孔部７から流れ出ないようにするための絶縁シート１３を設けている。絶縁シート１３は、少なくとも孔部７に対応する部位に設ければ良いが、本実施形態では回路基板２の他面全ての部位に設けられている。
【００２０】
以上のように構成された回路基板において、例えばアース線に過電流が流れた場合、導体パターン３と半田部１０と導体部材６とが発熱し、その熱により導体部材６が溶融する。この時、導体部材６は、前記孔部７と対向する位置に切欠部１１が形成されているため、初めに厚みの薄くなった切欠部１１から溶け出す。
【００２１】
導体部材６は、その略中央部位の切欠部１１から溶け出すことで、全体が下向きにくの字状に折れ曲がり、切欠部１１から前記孔部７内に溶け込んで行く。このとき、導体部材６よりも融点の低い半田部１０も溶け、前記導体部材６と共に前記半田部１０も孔部７に流れ込む。この時、孔部７には濡れ性を向上させる銅メッキ１２が形成されているため、導体部材６は銅メッキ１２によって孔部７へと流れ込み易くなる。
【００２２】
また、孔部７に流れ込んだ導体部材６は、少なくとも孔部７と対応する回路基板２の他面２ｂに設けられた絶縁シート１３によって孔部７から外部に漏れ出ることが防止される。そして、導体部材６が溶けて孔部７に流れ込むと、前記導体部材６は、図４に示すように両導体端部４、５間をオープンにして、回路部を非導通させる。これにより、導体パターン３に接続された電子部品８、９は、過電流によって破損することはない。
【００２３】
「作用効果」
次に、本実施形態の保護回路装置を有した回路基板の作用効果について説明する。
【００２４】
以上のように構成された回路基板２によれば、導体パターンの断線部４ａ、５ａを挟んだ両側の導体端部４、５間に導体部材６を架設し、その導体部材６を過電流により溶融させて該断線部４ａ、５ａに形成した孔部７に、溶融した導体部材６を流し込んで前記導体部材４、５間をオープンとする回路保護装置であるので、過電流で溶けた導体部材６が孔部７に流れ込むことにより半田の流出が防止され、回路基板２上の導体端部４、５間の短絡が回避される。
【００２５】
また、本実施形態の回路基板によれば、過電流により溶融したときに一部が先に溶融して前記孔部７に溶け込んで行くように溶融させる切欠部１１を導体部材６に形成したので、この切欠部１１から溶け始めて孔部７に溶け込む経路（流れ）を確保することができる。これによって、溶融した導体部材６が両導体端部４、５間の内部空間に留まることが抑制でき、両導体端部４、５間の非導通が確保される。
【００２６】
また、本実施形態の回路基板によれば、回路基板２の板厚方向に貫通するスルーホールとして孔部７を形成したので、過電流で溶融した導体部材６を流し込む孔部７を簡単に形成することができると共に他の部位に形成するスルーホールと一緒に形成できる。
【００２７】
また、本実施形態の回路基板によれば、スルーホールである孔部７の内部に銅メッキ１２を形成したので、この銅メッキ１２に対する溶融した導体部材６の濡れ性が向上し、該導体部材６が孔部７に流れ込み易くなる。
【００２８】
また、本実施形態の回路基板によれば、孔部７の体積を少なくとも溶融した導体部材６の体積以上としたので、溶けた導体部材６を孔部７に流し込むことができ、回路基板２の回路パターンが形成される面に溢れ出るのを防止することができる。
【００２９】
また、本実施形態の回路基板によれば、回路基板２の一面２ａとは反対側の他面２ｂに少なくとも孔部７と対応する部位に絶縁シート１３を設けたので、孔部７に流れ込んだ導体部材６がこの絶縁シート１３によって孔部下方から流れ出すのが防止される。
【００３０】
また、本実施形態の回路基板によれば、回路基板２の一面２ａとは反対側の他面２ｂに少なくとも孔部７と対応する部位に絶縁シート１３を設けたので、例えば回路基板２の他面２ｂに導体パターンが形成される場合、溶融した導体部材６と当該導体パターンとの接触を抑制することができ、回路基板２の一面２ａ側の導体パターンと他面２ｂ側の導体パターンとの接触による短絡等を防止することができる。
【００３１】
「回路基板の製造方法の説明」
回路保護装置１を形成するには、回路基板２の一面２ａに形成される回路部を構成する導体パターン３を途中部位で離間させる。換言すれば、連続する導体パターン３の途中部位を破断させて非導通となる部位（断線部）を形成する。この断線部４ａ、５ａを挟んだ導体パターン３の導体端部４、５の形状を、例えば互いにその開口を向き合うようにする平面視Ｃ字状とする。
【００３２】
また、断線部には、回路基板２の板厚方向に一面２ａから他面２ｂに向かって貫通する孔部７をスルーホールとして形成する。孔部７は、少なくとも溶融する導体部材６の体積以上の体積空間を持つように形成する。この孔部７には、その孔周囲を取り囲むようにして銅メッキ１２を形成する。
【００３３】
そして、回路基板２の他面２ｂには、少なくとも孔部７を塞ぐように絶縁シート１３を設ける。次に、離間させた断線部を挟む各導体端部４、５の上に半田ペーストを塗布して半田部１０を形成する。
【００３４】
次いで、前記半田ペーストよりも高融点の半田ペーストを、図５に示すように、前記半田部１０間の幅寸法Ｂよりも小さな幅寸法Ａとなる（Ａ＜Ｂ）ように各導体端部４、５間に跨るように架設して設ける。この結果、切断部を挟んだ両側の導体端部４、５間に導体部材６が橋梁の如く架設される。なお、導体部材６には、半田ペーストの略中央部分から孔部７に溶け込んで行くように溶融させる切欠部１１を表面と裏面にそれぞれ形成しておく。
【００３５】
「作用効果」
次に、本実施形態の回路基板の製造方法の作用効果について説明する。
【００３６】
本実施形態の製造方法によれば、導体部材６を半田ペーストとしているので、同じ回路基板２上に実装する電子部品８、９と一緒に半田リフローにて形成することができる。そのため、本実施形態の回路基板を製造するに際して、製造工程を簡略化でき製造コストも低減できる。
【００３７】
また、本実施形態の製造方法では、導体部材６のベースとなる半田ペーストである半田部１０間の幅寸法Ｂよりも小さな幅寸法Ａとなるように各導体端部８、９間に跨るように前記半田ペーストより高い融点の半田ペーストである導体部材６を架設しているので、過電流が流れた時に導体部材６の溶融によって孔部７に流れ落ち込み易くなる。
【００３８】
「その他の実施形態」
図６はその他の実施形態の回路保護装置部分を示す要部拡大断面図である。図６（ａ）では、導体部材６を、前記孔部７に向けてその中央部分が垂れ下がるように屈曲した状態で両導体端部４、５間に架設した例である。言い換えれば、孔部７と対応する導体部材６の部位を当該孔部７に向けて垂れ下がるように略Ｖ字状に屈曲した形状に前記導体部材６を形成する。
【００３９】
この実施形態によれば、孔部７に向けてその中央部分が垂れ下がるように導体部材６を屈曲した形状としたので、過電流により導体部材６が発熱して溶けると、垂れ下がった部位がその真下の孔部７に流れ込んで行くことになる。したがって、本実施形態によれば、溶融した導体部材６の孔部７以外への流出を防止できる。
【００４０】
また、図６（ｂ）の場合、導体部材６の略中央部位を、孔部７に向けて垂れ下がるように形成することで、切欠部１１がない形態においてもほぼ同様の効果を得ることができる。
【００４１】
図７はさらにその他の実施形態の回路保護装置部分を示す要部拡大断面図である。図７では、回路基板２の一面２ａ側に設けられた孔部７の開口周縁部に絶縁部材１４を設けている。絶縁部材１４は、断線部を挟んだ両側の導体端部４、５と前記孔部７との間に形成され、当該孔部７に掛からない孔部開口周縁部に設けられている。
【００４２】
この実施形態によれば、溶融した導体部材６が孔部７へ向けて流れ込む場合に、絶縁部材１４により導体端部４、５に接触するのを回避できる。そのため、本実施形態では、導体端部４、５の短絡を抑制、非導通を確保することができ、回路保護装置の信頼性を高めることが可能となる。
【００４３】
図８はさらにその他の実施形態の回路保護装置部分を示す要部拡大断面図である。図８では、絶縁部材１４に、孔部７に向かう方向に該絶縁部材１４の厚みが次第に薄くなる傾斜部１４ａを形成している。別の見方をすれば、絶縁部材１４を孔部７を中心とするすり鉢形状としている。
【００４４】
この実施形態によれば、上述した実施形態と、ほぼ同様の効果を得ることができ、さらには、溶けた導体部材６が絶縁部材１４に形成された傾斜部１４ａによって孔部７へと案内され、当該孔部７へ溶融した導体部材６が流れ込み易くなるという効果も得ることができる。
【００４５】
図９はさらにその他の実施形態の回路保護装置部分を示す図である。図９では、回路基板２の一面２ａに連続して形成された導体パターン３の導体端部４、５の一部に非導通となる断線部４ａ、５ａを設け、この断線部４ａ、５ａを挟んでその両側に形成された両導体端部４、５は、孔部７を挟んで導体パターン３と略同一形状とし、両側の導体端部４、５間に導電性を有した導体部材６を架設したものであり、この実施形態においても上述した各実施形態とほぼ同様の効果を得ることができる。
【００４６】
また、上述した各実施形態において、導体部材６には表面と裏面の両方に２本の断面略Ｖ字状をなすスリット溝を平行に形成した切欠部１１としているが、切欠部１１は、図１０に示すように導体部材６の表面のみ、または裏面のみに１本形成されても良いし、他の部位に比べて孔部７に対向する部位の厚みが薄くされていても良い。すなわち、導体部材６の孔部７と対向した部位（領域）が、導体端部４、５側に位置する導体部材６（導体部材６の両端部）に対して先行して溶融し、孔部７へ流れ込む形態であれば、上述した各実施形態とほぼ同様の効果を得ることができる。
【００４７】
また、各実施形態に記載した構成を全て具備する、もしくはそれぞれを組み合わせることでも同様の効果を得ることができる。
【００４８】
以上、本発明を適用した具体的な実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に制限されることはない。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】図１は本実施形態の回路保護装置を有した回路基板の平面図である。
【図２】図２（Ａ）は図１の回路保護装置部分を示す要部拡大平面図、図２（Ｂ）は図２（Ａ）のＡ−Ａ線断面図、図２（Ｃ）は図２（Ａ）の断線部を示す要部拡大平面図である。
【図３】図３は断線部を挟んだ両側の導体端部間に架設される導体部材を示し、図３（Ａ）はその平面図、図３（Ｂ）は図３（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図４】図４は過電流が流れた時に断線部に形成した孔部に溶融した導体部材が流れ込んで導体端部間がオープンとなった状態を示す回路保護装置部分の断面図である。
【図５】図５は半田部間の幅寸法よりも導体部材の幅寸法を小さくしたことを示す図である。
【図６】図６はその他の実施形態の回路保護装置部分を示す要部拡大断面図である。
【図７】図７はさらにその他の実施形態の回路保護装置部分を示す要部拡大断面図である。
【図８】図８はさらにその他の実施形態の回路保護装置部分を示す要部拡大断面図である。
【図９】図９はさらにその他の実施形態の回路保護装置部分を示し、図９（Ａ）は要部拡大平面図、図９（Ｂ）は図９（Ａ）のＡ−Ａ線断面図、図９（Ｃ）は図９（Ａ）の断線部を示す要部拡大平面図である。
【図１０】図１０は導体部材に形成される切欠部のその他の例を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１…回路保護装置
２…回路基板
３…導体パターン
４，５…導体端部
６…導体部材
７…孔部
８，９…電子部品
１０…半田部
１１…切欠部
１２…銅メッキ
１３…絶縁シート
１４…絶縁部材
【図１】
2010073805.tif 000003
【図２】
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【図３】
2010073805.tif 000005
【図４】
2010073805.tif 000006
【図５】
2010073805.tif 000007
【図６】
2010073805.tif 000008
【図７】
2010073805.tif 000009
【図８】
2010073805.tif 000010
【図９】
2010073805.tif 000011
【図１０】
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