(57)【要約】  【課題】  ヒューズ用パターン状導体を用いた使い勝手の良い過電流保護技術を提供する。  【解決手段】  回路基板として、互いに並列接続された複数のヒューズ用パターン状導体と、該複数のヒューズ用パターン状導体のそれぞれに直列接続され該複数のヒューズ用パターン状導体のうちのいずれかを選択して回路に接続する接続切替え手段とを備え、使用中のヒューズ用パターン状導体が過電流で溶断したときには、接続切替え手段により複数のうちの他のヒューズ用パターン状導体を接続状態とし負荷側回路への電流路または信号路を新たに形成する。【選択図】  図１
2006040798.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パターン状導体から成るヒューズ部を備えた回路基板であって、
互いに並列接続され上記ヒューズ部を形成する複数のヒューズ用パターン状導体と、
上記複数のヒューズ用パターン状導体の回路への接続を選択し、該複数のヒューズ用パターン状導体のうちのいずれかまたは一部をオン状態にする接続切替え手段と、
を備え、上記接続切替え手段により上記接続がオン状態とされたヒューズ用パターン状導体を介して負荷側に電流または信号を供給する構成としたことを特徴とする回路基板。
【請求項２】
パターン状導体から成るヒューズ部を備えた回路基板であって、
上記ヒューズ部を形成する第１のヒューズ用パターン状導体と、
上記第１のヒューズ用パターン状導体に直列接続され、該第１のヒューズ用パターン状導体の回路への接続をオン状態またはオフ状態にする第１の接続切替え用パターン状導体と、
上記第１のヒューズ用パターン状導体と並列接続され、上記ヒューズ部を形成する第２のヒューズ用パターン状導体と、
上記第２のヒューズ用パターン状導体に直列接続され、該第２のヒューズ用パターン状導体の回路への接続をオン状態またはオフ状態にする第２の接続切替え用パターン状導体と、
上記第１または第２の接続切替え用パターン状導体に接続され、上記第１または第２のヒューズ用パターン状導体の回路への接続をオン状態にする接続体と、
を備え、上記接続体により上記接続がオン状態とされた上記第１または第２のヒューズ用パターン状導体を介して負荷側に電流または信号を供給する構成としたことを特徴とする回路基板。
【請求項３】
上記第１、第２の接続切替え用パターン状導体はそれぞれ、上記第１、第２のヒューズ用パターン状導体に直列接続された第１の接続用ランド部と、該第１の接続用ランド部と平面的に離間して配された第２の接続用ランド部とを備え、該第１、第２の接続用ランド部に上記接続体が接続されたときに、上記第１または第２のヒューズ用パターン状導体の回路への接続をオン状態にする構成である請求項２に記載の回路基板。
【請求項４】
上記接続体は、チップ抵抗である請求項２または請求項３に記載の回路基板。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の回路基板を、電源回路または信号回路のいずれか一方または両方に用いて成ることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パターン状導体から成るヒューズに係り、特に、該ヒューズを用いる回路基板の構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明に関連した従来技術としては、例えば、特開２００２−３６９３７７号公報（特許文献１）、特開２０００−３６６２号公報（特許文献２）及び特開平１０−２１８１７号公報（特許文献３）に記載されたものがある。特開２００２−３６９３７７号公報には、電源の誤配線により生じる過電流がシグナルグランドラインを通って他の電子機器に影響を与えるのを抑制する電子機器を提供するために、機器内で使用する信号の入力または出力を行う端子を有し、端子と回路の間のシグナルグランドライン上にヒューズを有する構成が記載され、特開２０００−３６６２号公報には、商用電源を用いる電気機器の過電流からの保護のために、商用電源と電気部品との間を配線パターンを介して接続し、該配線パターンの一部を他よりも細くして過電流が流れた場合に該一部が溶断するようにした構成が記載され、また、特開平１０−２１８１７号公報には、抵抗温度ヒューズにおいて、回路での発熱が可溶金属体に及ぼす影響を小さくし、可溶金属体の溶断設定部の温度上昇を安定にすることで、一定時間に確実に可溶金属体を溶断し回路への過電流の流入を遮断するために、プリント基板上で、回路パターンと可溶金属体との距離を離し、該回路パターンの発熱が可溶金属体に伝わるまでに消費されるようにした構成が記載されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３６９３７７号公報
【特許文献２】特開２０００−３６６２号公報
【特許文献３】特開平１０−２１８１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来技術のうち、特開２００２−３６９３７７号公報記載の技術は、単に、シグナルグランドライン上に、１個のパターンヒューズ１１と、該パターンヒューズ１１に並列にチップヒューズを取付ける半田ランド１２とを設け、過電流により該パターンヒューズ１１が溶断した場合にはチップヒューズを半田ランド１２に取付けるとしたものである。また、特開２０００−３６６２号公報記載の技術は、単に１個の配線パターン１２の一部の細い配線パターン４３にヒューズ機能をもたせるようにしたものに過ぎず、該配線パターン４３が溶断した場合にはこれに代わる新たな電流路を形成できない。さらに、特開平１０−２１８１７号公報記載の技術も、抵抗温度ヒューズの過電流遮断部の構成としては単に、１個のパターン状の可溶金属体４ａが図示されているに過ぎず、該可溶金属体４ａが溶断した場合にはこれに代わる新たな電流路を形成することが困難である。
【０００５】
本発明の課題点は、上記従来技術の状況に鑑み、回路基板またはそれを用いた電子機器において、回路基板内のヒューズ用パターン状導体が過電流によって溶断した場合にも、回路基板やヒューズを交換することなくヒューズ用パターン状導体によって電流路や信号路を形成できるようにすることである。
本発明の目的は、かかる課題点を解決し、ヒューズ用パターン状導体を用い量産に適しかつ使い勝手の良い過電流保護技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題点を解決するために、本発明では、回路基板として、互いに並列接続された複数のヒューズ用パターン状導体と、該複数のヒューズ用パターン状導体のそれぞれに直列接続され該複数のヒューズ用パターン状導体のうちのいずれかまたは一部を選択して回路に接続する接続切替え手段とを備え、使用中のヒューズ用パターン状導体が過電流で溶断したときには、上記接続切替え手段により上記複数のうちの他のヒューズ用パターン状導体を接続状態にし、負荷側への新たな電流路または信号路を形成する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、量産に適しかつヒューズや回路基板の交換が不要で使い勝手の良い過電流保護技術を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明を実施するための最良の形態につき、図面を用いて説明する。
図１〜図３は、本発明の第１の実施例の説明図である。図１は、本発明の第１の実施例としての回路基板に設けるヒューズ用パターン状導体の構成例図、図２は、ヒューズ用パターン状導体の溶断特性例図、図３は、第１の実施例としての回路基板の構成例図である。本第１の実施例は、３個のヒューズ用パターン状導体部を並列に備える場合の例である。
【０００９】
図１において、１は回路基板、１００はヒューズ部、１０は、例えば電源回路側に接続される入力側パターン状導体部、１１ａ、１２ａ、１１ｂ、１２ｂ、１１ｃ、１２ｃはそれぞれ、接続体を選択的に接続するための接続用ランド部（１２ａ、１２ｂ、１２ｃは第１の接続用ランド部、１１ａ、１１ｂ、１１ｃは第２の接続用ランド部）、３０ａ、３０ｂ、３０ｃはヒューズ用パターン状導体部、４０は接続体としてのチップ抵抗、２０は、例えば負荷側回路に接続される出力側パターン状導体部、２１ａ、２１ｂ、２１ｃはそれぞれ、ヒューズ用パターン状導体部３０ａ、３０ｂ、３０ｃと、出力側パターン状導体２０との間を接続するパターン状導体部である。接続用ランド部１１ａ及び１２ａは、接続切替え手段のうち第１の接続切替え用パターン状導体を形成し、接続用ランド部１１ｂ及び１２ｂまたは１１ｃ及び１２ｃは、接続切替え手段のうち第２の接続切替え用パターン状導体を形成する。また、ヒューズ用パターン状導体部３０ａは第１のヒューズ用パターン状導体部を形成し、ヒューズ用パターン状導体部３０ｂまたは３０ｃは第２のヒューズ用パターン状導体部を形成する。
【００１０】
本実施例構成では、入力側パターン状導体部１０、接続用ランド部１１ａ、１２ａ、１１ｂ、１２ｂ、１１ｃ、１２ｃ（第１の接続用ランド部１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、第２の接続用ランド部１１ａ、１１ｂ、１１ｃ）、ヒューズ用パターン状導体部３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、パターン状導体部２１ａ、２１ｂ、２１ｃ及び出力側パターン状導体部２０はそれぞれ同じ材質の導体で一体状に形成された構成である。ヒューズ用パターン状導体部３０ａ、３０ｂ、３０ｃはそれぞれ、断面積が他の部分よりも狭くなるように構成されており、所定値以上の過電流が流れた場合に溶断されるようになっている。該ヒューズ用パターン状導体部３０ａ、３０ｂ、３０ｃは、それぞれを略同じ断面積として略同じ大きさの過電流で溶断されるようにしてもよいし、または、互いに異なる断面積として異なる大きさの過電流で溶断されるようにしてもよい。該断面積が広い場合ほど溶断電流値は大きい。
【００１１】
上記構成において、例えば接続用ランド部１１ａ、１２ａにチップ抵抗４０が接続されてヒューズ用パターン状導体部３０ａの接続がオン状態とされ、電源回路側から負荷側回路に対して、入力側パターン状導体部１０、接続用ランド部１１ａ、チップ抵抗４０、接続用ランド部１２ａ、ヒューズ用パターン状導体部３０ａ、パターン状導体部２１ａ及び出力側パターン状導体部２０により第１の電流路を形成しているときに、過電流が該第１の電流路に流れると、ヒューズ用パターン状導体部３０ａが溶断し、該第１の電流路がオフ状態となる。これによって過電流の負荷側回路への流入が遮断される。電源側回路から再び、負荷側回路に所定の作動用の電流を供給するには、チップ抵抗４０を、例えば接続用ランド部１１ａ、１２ａから取外して、新たに接続用ランド部１１ｂ、１２ｂまたは１１ｃ、１２ｃに接続し、これによりヒューズ用パターン状導体部３０ｂまたは３０ｃの接続をオン状態にする。チップ抵抗４０が接続用ランド部１１ｂ、１２ｂに対して接続され、ヒューズ用パターン状導体部３０ｂの接続がオン状態とされた場合は、入力側パターン状導体部１０、接続用ランド部１１ｂ、チップ抵抗４０、接続用ランド部１２ｂ、ヒューズ用パターン状導体部３０ｂ、パターン状導体部２１ｂ及び出力側パターン状導体部２０が、電源回路側から負荷側回路に対しての第２の電流路を形成する。また、チップ抵抗４０が接続用ランド部１１ｃ、１２ｃに対して接続され、ヒューズ用パターン状導体部３０ｃの接続がオン状態とされた場合は、入力側パターン状導体部１０、接続用ランド部１１ｃ、チップ抵抗４０、接続用ランド部１２ｃ、ヒューズ用パターン状導体部３０ｃ、パターン状導体部２１ｃ及び出力側パターン状導体部２０が、電源回路側から負荷側回路に対しての第２の電流路を形成する。このとき、接続用ランド部１１ｂ、１２ｂまたは１１ｃ、１２ｃに接続するチップ抵抗４０としては、接続用ランド部１１ａ、１２ａに接続されていたものとは別のものを用いてもよい。この場合は、接続用ランド部１１ａ、１２ａに接続されていたチップ抵抗４０は該ランド部から取外す必要はない。
【００１２】
例えば、チップ抵抗４０を接続用ランド部１１ｂ、１２ｂに接続し、ヒューズ用パターン状導体部３０ｂの接続をオン状態にして第２の電流路を形成し、負荷側回路に電流供給をしているときに該電流路に過電流が流れた場合は、チップ抵抗４０を接続用ランド部１１ｃ、１２ｃに接続することで、ヒューズ用パターン状導体部３０ｃの接続をオン状態にし、新たな電流路を形成して負荷側回路への電流供給を行う。
【００１３】
図２は、ヒューズ用パターン状導体の溶断特性の実測結果例を示す図である。
図２において、横軸はヒューズ用パターン状導体３０の幅Ｗ（単位：１０−３ｍ）、縦軸は溶断電流値Ｉ（単位：Ａ）である。試料のヒューズ用パターン状導体は厚さｔが３５±５×１０−６ｍのものを用いた。実測の結果、幅Ｗが０．２×１０−３ｍの場合、溶断電流値Ｉは約６．８Ａ、幅Ｗが０．３×１０−３ｍの場合、溶断電流値Ｉは約７．６Ａ、幅Ｗが０．５×１０−３ｍの場合、溶断電流値Ｉは約１１．０Ａであり、本試料の場合は、幅Ｗの増大につれて溶断電流値Ｉも増大する。また、溶断電流値Ｉの再現性もあることも確認された。この結果、ヒューズ用パターン状導体の断面積の増減により溶断電流値Ｉを実用精度で制御可能である。ヒューズ用パターン状導体の断面積は、厚さｔにより変化させてもよいし、幅Ｗと厚さｔにより変化させてもよい。また、該断面積は、上記試料の断面積範囲を超えて狭くてもよいしまたは広くてもよい。
【００１４】
図３は、第１の実施例としての回路基板１の構成例図である。本回路基板１は、電源側回路と負荷側回路とが基板状に形成される場合の例である。
図３において、１は回路基板、１０は入力側パターン状導体部、２０は出力側パターン状導体部、１００は、複数のヒューズ用パターン状導体が並列接続されて成るヒューズ部であって上記図１の構成のもの、２００は電源回路、３００は、負荷側回路としての信号処理回路である。本図３の構成において、入力側パターン状導体部１０、ヒューズ部１００及び出力側パターン状導体部２０は、電源回路２００と信号処理回路３００との間に接続されて電源ラインを形成し、電源回路２００側から信号処理回路３００側に過電流が流れた場合には該過電流を遮断する。電源回路２００と入力側パターン状導体部１０との間は、例えば該入力側パターン状導体部１０に連続したパターン状導体などの接続手段により接続されてもよいし、またはコネクタなどを用いて接続されてもよい。出力側パターン状導体部２０と信号処理回路３００との間の接続についても同様である。
【００１５】
上記本発明の第１の実施例によれば、回路基板１内に過電流が流れて例えば、ヒューズ部１００内のヒューズ用パターン状導体部３０ａが溶断した場合にも、単に、安価なチップ抵抗４０を接続用ランド部１１ｂ、１２ｂまたは１１ｃ、１２ｃに接続するだけで、ヒューズ用パターン状導体部３０ｂまたは３０ｃの接続をオン状態にして新たな電流路を形成することができる。このため、ヒューズの溶断時もヒューズや回路基板の交換が不要となり、回路基板及びこれを用いた電子機器において使い勝手性を向上させることができるとともに、維持費の低減化も可能となる。また、ヒューズがパターン状導体で形成されるため、量産に適し、回路基板やこれを用いた電子機器の低コスト化も可能となる。
【００１６】
図４は、本発明の第２の実施例の説明図である。本第２の実施例は、電子機器中の信号ライン中に、例えば上記図１に示した構成のヒューズ部１００を配する場合の例である。
図４において、４００は電子機器Ａ、５００は電子機器Ｂ、２００'は電子機器Ａの電源回路、１'は電子機器Ｂ内の信号処理系の回路基板（以下、信号処理系回路基板という）、１０は、信号処理系回路基板１'内の入力側パターン状導体部、２０は、同じく信号処理系回路基板１'内の出力側パターン状導体部、１００は、信号処理系回路基板１'内においてヒューズ用パターン状導体が複数個並列接続されて成るヒューズ部であって上記図１の場合と同じ構成のもの、３００は、信号処理系回路基板１'内に配された信号処理回路である。入力側パターン状導体部１０、ヒューズ部１００及び出力側パターン状導体部２０は、信号処理系回路基板１'内において信号ラインを形成する。電子機器Ｂ５００は、電子機器Ａ４００との間で、信号ラインどうし及び電源ラインどうしが接続されることで正常に作動するものとする。
【００１７】
上記構成において、例えば、電子機器Ａ４００、電子機器Ｂ５００間で接続を誤って、電子機器Ｂ５００の信号処理系回路基板１'に対し電子機器Ａ４００の電源ラインが接続された場合（図４の場合）には、電子機器Ａ４００の電源回路２００'から電子機器Ｂ５００の信号処理系回路基板１'に対して過電流が供給されることになる。該過電流が供給される結果、ヒューズ部１００において互いに並列接続された複数のヒューズ用パターン状導体部のうち接続がオン状態とされているものが溶断し、該溶断により該過電流の信号処理回路３００への供給が遮断され該信号処理回路３００の破壊や損傷が防止される。ヒューズ部１００内において、上記過電流により例えば、複数個並列接続されたヒューズ用パターン状導体部３０ａ、３０ｂ、３０ｃのうちヒューズ用パターン状導体部３０ａが溶断した場合は、チップ抵抗４０を、接続用ランド部１１ｂ、１２ｂまたは１１ｃ、１２ｃに接続して、対応したヒューズ用パターン状導体部３０ｂまたは３０ｃの接続をオン状態し新たな電流路または信号路を形成するようにする。電子機器Ａ４００、電子機器Ｂ５００間の接続が正常化された状態では、電子機器Ａ４００の電源回路２００'は電子機器Ｂ５００の電源ラインに接続され、また、電子機器Ｂ５００の信号処理系回路基板１'の信号ラインには電子機器Ａ４００の信号ラインが接続され、ヒューズ部１００内でチップ抵抗４０により接続がオン状態となっているヒューズ用パターン状導体部３０ｂまたは３０ｃを通して信号処理回路３００に信号が入力される。また、電子機器Ｂ５００は、その電源ライン内の回路基板にヒューズ部１００を設け、信号ラインと電源ラインの双方にヒューズ部１００をもつ構成としてもよいし、電源ラインの方のみにヒューズ部１００を備える構成であってもよい。
【００１８】
上記本発明の第２の実施例によれば、電子機器Ｂ５００において、誤接続等により信号処理系回路基板１'に過電流が流れ、信号ライン中のヒューズ部１００内の並列接続された複数のヒューズ用パターン状導体のうちの一部が溶断した場合にも、単に安価なチップ抵抗を他の接続用ランド部に接続するだけで、他のヒューズ用パターン状導体部の接続をオン状態にして新たな信号路を形成することができる。このため、使用中のヒューズが溶断した場合もヒューズや回路基板の交換が不要となり、回路基板及びこれを用いた電子機器において使い勝手性を向上させることができるとともに、維持費の低減化も可能となる。また、ヒューズがパターン状導体で形成されるため、信号処理系回路基板１'を量産に適した構成とすることができ、信号処理系回路基板１'や電子機器Ｂ５００のコスト低減も可能となる。
【００１９】
なお、上記各実施例では、ヒューズ部１００内で並列接続されるヒューズ用パターン状導体数を３個としたが、本発明はこれに限定されず、複数であれば、いくつでもよい。また、上記各実施例では、ヒューズ用パターン状導体部３０ａ、３０ｂ、３０ｃは、そのうちのいずれかが接続をオン状態とされるとしたが、本発明はこれにも限定されず、ヒューズ用パターン状導体部３０ａ、３０ｂ、３０ｃのうちの複数のものがオン状態とされてもよい。ヒューズ用パターン状導体数が４個以上の場合も同様である。また、上記各実施例では、接続用ランド部に接続する接続体をチップ抵抗としたが、本発明はこれにも限定されず、例えば導体片等の他の手段を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１の実施例としての回路基板に設けるヒューズ用パターン状導体の構成例を示す図である。
【図２】ヒューズ用パターン状導体の溶断特性例を示す図である。
【図３】第１の実施例としての回路基板の構成例を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施例の説明図である。
【符号の説明】
【００２１】
１…回路基板、
１'…信号処理系回路基板、
１０…入力側パターン状導体部、
１１ａ、１２ａ、１１ｂ、１２ｂ、１１ｃ、１２ｃ…接続用ランド部、
３０、３０ａ、３０ｂ、３０ｃ…ヒューズ用パターン状導体部、
４０…チップ抵抗、
２０…出力側パターン状導体部、
１００…ヒューズ部、
２００、２００'…電源回路、
３００…信号処理回路、
４００…電子機器Ａ、
５００…電子機器Ｂ。
【図１】
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【図２】
2006040798.tif 000004
【図３】
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【図４】
2006040798.tif 000006