(57)【要約】【課題】一方の導電パターンに過大電流が集中して、異常発熱を起こすことのない大電流用両面プリント基板を提供する。【解決手段】絶縁材からなる絶縁基板２と、前記絶縁基板２の表裏両面に形成された導電パターン３と、リード部品（図示せず）のリード５を挿入するためのスルーホール４とを備え、前記絶縁基板２へ前記リード部品を実装し半田ディップした後、前記リード部品側から前記スルーホール４に追加の追い半田７を充填するもので、リード部品のリード５に流れる大電流を、前記絶縁基板２の表裏両面に形成した導電パターン３に案分してバランスよく分流でき、一方の導電パターン３に過大電流が集中し、異常発熱による発火、発煙という不安全な現象を回避し、安全性、信頼性の高い大電流用プリント基板を提供することができる。【選択図】図１
2006210645.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁材からなる絶縁基板と、前記絶縁基板の表裏両面に形成された導電パターンと、リード部品のリードを挿入するためのスルーホールとを備え、前記絶縁基板へ前記リード部品を実装し半田ディップした後、前記リード部品側から前記スルーホールに追加の半田を充填することを特徴とする大電流用両面プリント基板。
【請求項２】
絶縁材からなる絶縁基板と、前記絶縁基板の表裏両面に形成された導電パターンと、リード部品のリードを挿入するためのスルーホールとを備え、前記リード部品側の導電パターンの面積を半田面側の導電パターンのそれより大きく設定した大電流用両面プリント基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大きな電気負荷を有する電気機器などに使用される大電流用両面プリント基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、一般家庭で使用されている電気機器において、それに搭載された大電流用両面プリント基板のパターンに１０Ａを超える大電流が流れ、その大電流の単一パターンへの集中導通による過剰温度上昇が引き金になってパターンの大電流と導電抵抗から発生するジュール熱でパターンが過剰温度上昇し、プリント基板が発火を起こし周辺部品、部材への類焼という危険事故が発生する事例があった。
【０００３】
このような単一パターンへの電流集中を抑制するために、両面スルーホール基板を用い単一パターンへの電流集中を抑制するようにした大電流用両面プリント基板もあった（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
以下に、図６〜１０を用いて、上記特許文献１に記載された従来の大電流用プリント基板について説明する。図６は、同大電流用プリント基板の断面図、図７は、同大電流用プリント基板の導電パターンの斜視図である。
【０００５】
プリント基板１は、絶縁材からなる絶縁基板２を備え、その両面に例えば銅箔等の導電パターン３が印刷形成されている。この両面に形成された導電パターン３は、例えばＣＡＤ等の電気設計により両面とも同一回路パターンとなるように形成されている。
【０００６】
ここでは、プリント基板１の部品実装面の導電パターン３から絶縁基板２を介して同プリント基板１の半田面の導電パターン３に渡って、内壁に銅箔メッキが施され、リード部品（図示せず）のリード５を挿入するスルーホール４（部品穴）が設けられている。従って、スルーホール４にリード部品のリード５を挿入し、半田ディップした場合、リード部品のリード５を通じて流れてくる電流はスルーホール４の働きによってプリント基板１の部品実装面の導電パターン３と半田面側の導電パターン３に二分流され、例えば１０Ａの電流が流れるとすると、部品実装面の導電パターン３と半田面の導電パターン３に理想的には各々約５Ａずつ流れることになり、単一パターンへの電流集中が回避される構成となっている。
【特許文献１】特開平９−９７９５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記従来の大電流用両面プリント基板の構成では、図８に示すように、プリント基板１のスルーホール４にリード部品の足であるリード５を挿入し半田ディップすると、半田の温度条件等にも起因するが半田５が完全にスルーホール４が埋まるまで侵入せず、中途半端な高さまでしか進入しない。
【０００８】
よって、部品実装面の導電パターン３とリード５の間のインピーダンスと半田面の導電パターン３のインピーダンスが異なるためプリント基板１の上下に設けられた導電パターン３に流れる電流にアンバランスが生じていた。
【０００９】
図９は、従来の大電流用両面プリント基板の回路電流の流れを示すもので、リード５から流入する電流は、部品実装面側の導電パターン３と半田面側の導電パターン３に分流されるが、半田６が充填されていない部分は、メッキにより形成された１０ミクロン以下の薄層部が電流の導電経路となりインピーダンスはこの部分で大きくなる。
【００１０】
よって流入する大電流は、インピーダンスの低い方向に流れやすいため半田面側については太めの矢印で示すように大きな電流が流れ、一方部品実装面側は、細い矢印で示したように少ない電流しか流れない。
【００１１】
実際に各々の導電パターンに流れる電流を元の大電流を１０Ａとした時の電流値をサンプリング（Ｎ＝１０）して測定した結果を示したのが図１０で、明らかに下面側（半田面側）のパターン電流が多く、他方、上面側（部品実装面側）のパターン電流は少ないことがわかる。
【００１２】
以上のように、従来の大電流用両面プリント基板では、上下の導電パターン３に流れる電流比率にアンバランスが生じ、下側の導電パターン３には過大な電流が流れ、結局この部分で集中温度上昇が生じパターンからの発火、発煙が発生するという課題を有していた。
【００１３】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、上下導電パターン間での電流のアンバランスが少なく、一方の導電パターンに過大な電流集中が起こることがなく、信頼性が高くかつコンパクトな大電流用両面プリント基板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】
【００１４】
前記課題を解決するために、本発明の大電流用両面プリント基板は、絶縁材からなる絶縁基板と、前記絶縁基板の表裏両面に形成された導電パターンと、リード部品のリードを挿入するためのスルーホールとを備え、前記絶縁基板へ前記リード部品を実装し半田ディップした後、前記リード部品側から前記スルーホールに追加の半田を充填するもので、リード部品のリードに流れる大電流を、前記絶縁基板の表裏両面に形成した二つの導電パターンに案分してバランスよく分流でき、一方の導電パターンに過大電流が集中し、異常発熱による発火、発煙という不安全な現象を回避し、安全性、信頼性の高い大電流用プリント基板を提供することができる。また大電流プリント基板のサイズもよりコンパクトにすることができる。
【００１５】
また、本発明の大電流用両面プリント基板は、絶縁材からなる絶縁基板と、前記絶縁基板の表裏両面に形成された導電パターンと、リード部品のリードを挿入するためのスルーホールとを備え、前記リード部品側の導電パターンの面積を半田面側の導電パターンのそれより大きく設定したもので、リード部品のリードに流れる大電流を、前記絶縁基板の表裏両面に形成した導電パターンに案分してバランスよく分流でき、一方の導電パターンに過大電流が集中して流れ、異常発熱による発火、発煙という不安全な現象を回避し安全性、信頼性の高い大電流用プリント基板を提供できる。また大電流プリント基板のサイズもよりコンパクトにすることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の大電流用両面プリント基板は、大電流が、表裏両面に設けた導電パターンに案分してバランスよく分流され、特定パターンに過大電流が集中して流れることにより異常発熱し、それにより発火、発煙という不安全な現象を回避しかつ、よりコンパクトにすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
第１の発明は、絶縁材からなる絶縁基板と、前記絶縁基板の表裏両面に形成された導電パターンと、リード部品のリードを挿入するためのスルーホールとを備え、前記絶縁基板へ前記リード部品を実装し半田ディップした後、前記リード部品側から前記スルーホールに追加の半田を充填するもので、リード部品のリードに流れる大電流を、前記絶縁基板の表裏両面に形成した二つの導電パターンに案分してバランスよく分流でき、一方の導電パターンに過大電流が集中し、異常発熱による発火、発煙という不安全な現象を回避し、安全性、信頼性の高い大電流用プリント基板を提供することができる。
【００１８】
第２の発明は、絶縁材からなる絶縁基板と、前記絶縁基板の表裏両面に形成された導電パターンと、リード部品のリードを挿入するためのスルーホールとを備え、前記リード部品側の導電パターンの面積を半田面側の導電パターンのそれより大きく設定したもので、半田の不十分な充填によりインピーダンスが大きくなりがちなリード部品側の導電パターンの面積を大きくすることで、リード部品のリードに流れる大電流を、前記絶縁基板の表裏両面に形成した導電パターンに案分してバランスよく分流でき、一方の導電パターンに過大電流が集中して流れ、異常発熱による発火、発煙という不安全な現象を回避し安全性、信頼性の高い大電流用プリント基板を提供できる。また大電流プリント基板のサイズもよりコンパクトにすることができる。
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。また、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２０】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における大電流用両面プリント基板の断面図、図２は、同大電流用両面プリント基板の要部断面図である。なお、従来例と同一部分については、同一符号を付してその説明を省略する。
【００２１】
導電パターン３は、従来例と同様、部品実装面側と半田面側に同一パターンで、かつその幅はもちろん銅箔面積も同一に形成されている。
【００２２】
そして、従来例と同様に、スルーホール４にリード部品（図示せず）のリード５を挿入し、半田ディップを行う。半田ディップした直後の状態は、従来と同様にスルーホール４全域内に半田６が充填されていない、この半田の吸い上がり具合は、半田層の条件、リード部品のリード４のスルーホール４への挿入具合などによってばらつきがある。ここで、本実施の形態は、図１の断面図に示すように、追い半田７を部品面側からスルーホール４に充填するものである。
【００２３】
以上のように構成された大電流用両面プリント基板について、以下その動作、作用を説明する。
【００２４】
図２は、本実施の形態における大電流用両面プリント基板の回路電流の流れを示すもので、リード５から流入する回路電流は、同図に示すように均等に部品実装面側の導電パターン３と半田面側の導電パターン３に案分してバランス良く流れる。この場合の各々の導電パターン３に流れる電流値を同様に測定したものが図３である。１０Ａの１／２の５Ａを中心に各々の導電パターン３に電流が均等に流れていることが読み取れる。
【００２５】
以上のように、本実施の形態によれば、半田ディップ後、部品実装面からスルーホール４に追い半田７を充填することによって部品実装面の導電パターン３のインピーダンスと半田面の導電パターン３のインピーダンスが極めて拮抗し、大電流を１／２に分流して流すことができ、特定パターンに大電流が集中して流れることがなく、また過剰な温度上昇による基板の発火、発煙という不具合も発生することがなく、安全で信頼性の高いコンパクトな大電流用両面プリント基板を提供することができる。
【００２６】
（実施の形態２）
図４は、本発明の第２の実施の形態における大電流用両面プリント基板の両面の導電パターンの斜視図である。なお、上記第１の実施の形態と同一部分については、同一符号を付してその説明を省略する。
【００２７】
本実施の形態は、図４に示すように、部品実装面側の導電パターン３のパターン幅Ｗ１を半田面側の導電パターン３のパターン幅Ｗ２より大きくして、部品実装面側の導電パターン３の面積を所定量大きくしたものである。
【００２８】
以上のように構成された大電流用両面プリント基板について、以下その動作、作用を説明する。
【００２９】
従来は、上・下の導電パターン３のパターン幅、パターン面積がまったく同じで、しかもスルーホール４への半田６の吸い上がりが不十分で絶縁基板２の上面端まで達することがないため。上面の部品実装面側の導電パターン３に流れる電流と、下面の半田側の導電パターン３に流れる電流とを比較すると、前者は電流が少なく、後者は電流が多いという点については、すでに述べたとおりである。これは、部品のリード５から見た部品実装面の導電パターン３のインピーダンスが半田の載りが少ないため大きくなることが原因であることも既に述べた。しかし、本実施の形態では、部品実装面側の導電パターン３のパターン幅Ｗ１を半田面側のパターン幅Ｗ２より大きくとって面積を広げることにより、インピーダンスを低下させている。幅Ｗ１の値は、両面の導電パターン３の幅を同一にした場合の上下面の電流値のサンプリングデータを示す図１０のそれぞれの電流値の平均値が５Ａになるように、幅Ｗ１を広げていき決定すればよい。
【００３０】
そうすることによって、物づくりの条件によるばらつきは除去しきれないものの図５のように上下両面の導電パターン３共５．０Ａを平均値にすることができ、電流分流のバランスがとれ、電流を低く抑えることができる。
【００３１】
例えば、大電流が１０Ａとすれば物づくりの条件ばらつきを勘案して上面の導電パターン３のパターン幅をＷ１＋α＋β、下面の導電パターン３のパターン３幅をＷ２−βと設定する。αは半田未充填によりインピーダンスが増えた分に相応するパターンの拡大幅、Ｗ１は最適設計の意味で、下面の導電パターン３が５Ａのときに安全、信頼性が満足できる可能な限り狭いパターン幅を選定する。それによりプリント基板１全体の小型化が図れる。なお、最適値以上に幅を広めることは経済性、プリント基板１の大型化のことを勘案すると推奨できない。
【００３２】
以上のように、本実施の形態によれば、部品実装面側の導電パターン３の幅を半田面側の導電パターン３の幅より所定量大きくすることにより、大電流が上下パターンに各々約１／２程度にうまく分流してくれるため、特定の導電パターン３に過大電流が集中して流れ、それにより発熱し、発火、発煙という危険な状態を回避しつつ、よりコンパクトで安全性、信頼性に優れた大電流用両面プリント基板を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
以上のように、本発明にかかる大電流用両面プリント基板は、大電流が流れる部位のパターンを上下導電パターンに案分してバランスよく電流が分流し、特定パターンに過大電流が集中して流れて異常発熱し、発火、発煙という不安全な現象を回避しかつ、よりコンパクトな大電流用プリント基板を提供することができるもので、洗濯機、冷蔵庫、エアコンなど大きな負荷電流を制御するプリント基板を搭載した各種機器に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施の形態１における大電流用両面プリント基板の断面図
【図２】同大電流用両面プリント基板の要部断面図
【図３】（ａ）同大電流用両面プリント基板の上面導電パターンに流れる電流の特性図（ｂ）同大電流用両面プリント基板の下面導電パターンに流れる電流の特性図
【図４】本発明の実施の形態２における大電流用両面プリント基板の導電パターンの斜視図
【図５】（ａ）同大電流用両面プリント基板の上面導電パターンに流れる電流の特性図（ｂ）同大電流用両面プリント基板の下面導電パターンに流れる電流の特性図
【図６】従来の大電流用両面プリント基板の断面図
【図７】同大電流用両面プリント基板の導電パターンの斜視図
【図８】同大電流用両面プリント基板の半田ディップ後の断面図
【図９】同大電流用両面プリント基板の要部断面図
【図１０】（ａ）同大電流用両面プリント基板の上面導電パターンに流れる電流の特性図（ｂ）同大電流用両面プリント基板の下面導電パターンに流れる電流の特性図
【符号の説明】
【００３５】
１  プリント基板
３  導電パターン
４  スルーホール
５  リード
７  追い半田
【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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【図６】
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【図７】
2006210645.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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