(57)【要約】【課題】本発明は、印刷回路基板に関する。【解決手段】本発明に係る印刷回路基板は、接地パターンと、保護体と、前記接地パターンと前記保護体との間に介在されるスパークギャップと、を含み、接地パターンに連結された第１金属パターンと、第１金属パターンから所定距離離隔して形成された第２金属パターンと、からなることで、電位差による静電気を接地に誘導することができ、静電気に脆い部品を保護できるという効果がある。【選択図】図１
2015050455.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
接地パターンと、
保護体と、
前記接地パターンと前記保護体との間に介在されるスパークギャップと、を含む、印刷回路基板。
【請求項２】
前記スパークギャップは、第１金属パターンと、前記第１金属パターンに対向するように設けられた第２金属パターンと、からなる、請求項１に記載の印刷回路基板。
【請求項３】
前記第１金属パターンと第２金属パターンは離隔して形成されている、請求項２に記載の印刷回路基板。
【請求項４】
前記第１金属パターンと第２金属パターンが対向する片面または両面に突起が形成されている、請求項２に記載の印刷回路基板。
【請求項５】
前記突起は三角形状に徐々に狭くなり、互いに対向する部分はとがった先端を有する、請求項４に記載の印刷回路基板。
【請求項６】
前記第２金属パターンの側面に突起が形成されている、請求項２に記載の印刷回路基板。
【請求項７】
前記第１金属パターンと第２金属パターンは互いに異なる材質の金属からなる、請求項2に記載の印刷回路基板。
【請求項８】
前記第１金属パターンは、前記接地パターンに内設されている、請求項２に記載の印刷回路基板。
【請求項９】
前記第２金属パターンは、前記保護体の外周面に離隔して形成され、前記第２金属パターンと前記保護体の外周面との間に絶縁材が形成されている、請求項２に記載の印刷回路基板。
【請求項１０】
前記第１金属パターンは銅（Ｃｕ）からなり、前記第２金属パターンは銀（Ａｇ）からなる、請求項２に記載の印刷回路基板。
【請求項１１】
前記スパークギャップは、前記接地パターンに内設された第１金属パターンからなる、請求項１に記載の印刷回路基板。
【請求項１２】
前記第１金属パターンと前記保護体は離隔して形成され、前記第１金属パターンと前記保護体との間に絶縁材が形成されている、請求項１１に記載の印刷回路基板。
【請求項１３】
前記第１金属パターンには、前記保護体に向かって突起が形成されている、請求項１１に記載の印刷回路基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電気をグラウンドに誘導して接地するために基板の表面に形成されるスパークギャップを含む印刷回路基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器の軽薄短小化の傾向に伴い、小型の移動機器およびその他の電子製品の密度が高くなっており、部品間の間隔が狭く配線密度が高くて、静電気による誤作動によって製品品質低下および異常現象が発生し、深刻な問題をもたらしうる。
【０００３】
特に、マイクロ波のＲＦ（ｒａｄｉｏ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）装置は、ＥＳＤ衝撃に対して非常に低い許容限界（ｔｏｌｅｒａｎｃｅ）を有する。実際、小さいＥＳＤパルスが敏感なＲＦ装置およびその他の構成部品に損傷を与えることがある。
【０００４】
一部のＲＦ装置は、はるかに大きいＥＳＤ放電に対する抵抗を要求するため、これは回路構成において欠点となり、多くの制約を伴う。
【０００５】
また、多くのＲＦ装置は、それらの動作周波数によって並列容量に非常に敏感である。並列容量に対するかかる敏感度は、ＥＳＤ保護回路が非常に低い静電容量を有しなければならないという要求事項がさらに必要となりうる。
【０００６】
そのため、印刷回路基板には、静電気に脆い部分（部品、パターン、ビア、など）を保護するために静電気を予め遮断させるか特定の位置に放電させることができる静電気保護素子が設けられており、静電気保護素子は、通常、電話線、電力線、アンテナフィードライン（ｆｅｅｄ‐ｌｉｎｅ）に用いられて、建物および／またはこれに連結された回路を稲妻や他のＥＳＤ事故から保護する。
【０００７】
しかし、電子機器の軽薄短小化の傾向を鑑みて、静電気保護素子の実装は、回路パターンの設計および微小素子の実装の空間的制約をもたらし、時代の流れに逆らう結果をまねくという問題点があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】韓国公開特許第２００６-０００２２３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、従来の印刷回路基板において挙げられる前記諸欠点と問題点を解決するために導き出されたものであって、接地パターンと静電気保護体との間に設けられた異種材質の二つのスパークギャップに形成された電位差を利用することで静電気から保護体を保護できる印刷回路基板を提供することを発明の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の前記目的は、接地パターンと、保護体と、前記接地パターンと前記保護体との間に介在されるスパークギャップと、を含む印刷回路基板を提供することによって達成することができる。
【００１１】
この際、前記スパークギャップは、第１金属パターンと、前記第１金属パターンに対向するように設けられた第２金属パターンと、からなることができる。
【００１２】
また、前記第１金属パターンと第２金属パターンは離隔して形成されていることができる。
【００１３】
また、前記第１金属パターンと第２金属パターンが対向する片面または両面に突起が形成されていることができる。
【００１４】
また、前記突起は三角形状に徐々に狭くなり、互いに対向する部分はとがった先端を有することができる。
【００１５】
また、前記第２金属パターンの側面に突起が形成されていることができる。
【００１６】
また、前記第１金属パターンと第２金属パターンは互いに異なる材質の金属からなることができる。
【００１７】
また、前記第１金属パターンは、前記接地パターンに内設されていることができる。
【００１８】
また、前記第２金属パターンは、前記保護体の外周面に離隔して形成され、前記第２金属パターンと前記保護体の外周面との間に絶縁材が形成されていることができる。
【００１９】
また、前記第１金属パターンは銅（Ｃｕ）からなり、前記第２金属パターンは銀（Ａｇ）からなることができる。
【００２０】
また、前記スパークギャップは、前記接地パターンに内設された第１金属パターンからなることができる。
【００２１】
また、前記第１金属パターンと前記保護体は離隔して形成され、前記第１金属パターンと前記保護体との間に絶縁材が形成されていることができる。
【００２２】
また、前記第１金属パターンには、前記保護体に向かって突起が形成されていることができる。
【発明の効果】
【００２３】
上述したように、本発明に係る印刷回路基板は、接地パターンに連結された第１金属パターンと、第１金属パターンと離隔して形成された第２金属パターンと、を備え、静電気を接地に誘導するか保護体により静電気が誘起されることを防止することができ、これにより静電気に脆い部品を保護できるという利点がある。
【００２４】
また、本発明によれば、印刷回路基板上にスパークギャップが形成されることができ、これにより作製が容易となり、別の静電気防止素子を付着する必要がないため、印刷回路基板の製造工程における便宜性が向上するという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る印刷回路基板の一実施形態の平面図である。
【図２】図１のスパークギャップの拡大図である。
【図３】導体間に形成される瞬間電位を測定するシミュレーション図である。
【発明を実施するための具体的な内容】
【００２６】
本発明の利点および特徴、そしてそれらを果たす方法は、添付の図面とともに詳細に後述する実施形態を参照すると明確になるであろう。しかし、本発明は以下に開示される実施形態に限定されず、互いに異なる様々な形態に具現することができる。本実施形態は、本発明の開示を完全にするとともに、本発明が属する技術分野において通常の知識を有した者に発明の範疇を完全に伝達するために提供されることができる。
【００２７】
本明細書で用いられる用語は、実施形態を説明するためのものであり、本発明を限定しようとするものではない。本明細書において、単数型は文章で特に言及しない限り複数型も含む。明細書で用いられる「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」および／又は「含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は言及された構成要素、段階、動作および／又は素子は一つ以上の他の構成要素、段階、動作および／又は素子の存在又は追加を排除しない。
【００２８】
図１は本発明に係る印刷回路基板の一実施形態の平面図であり、図２は図１のスパークギャップの拡大図である。
【００２９】
図１に示されたように、本発明は、接地パターン１１０と、スパークギャップ１２０と、保護体１３０と、からなることができる。
【００３０】
接地パターン１１０は、電源部の接地端に連結されて、印刷回路基板１００およびこれに実装される素子が動作するか否かを判断する基準電位となってもよく、印刷回路基板１００に実装される部品は、接地パターン１１０に連結されて、電気的信号の高低を判断する基準電流および／または基準電圧となってもよい。
【００３１】
スパークギャップ１２０は、接地パターン１１０と保護体１３０との間に介在され、第１金属パターン１２１と第２金属パターン１２２が互いに対向するように形成されていてもよく、第１金属パターン１２１は接地パターン１１０に内設されており、第１金属パターン１２１は接地パターン１１０と等電位を形成してもよい。
【００３２】
第１金属パターン１２１は、接地パターン１１０と電気的に連結されて、接地パターン１１０と同じ基準電位を有するため、各種の素子および回路を互いに連結する導電パターンまたはビアなどに形成された静電気より低い電位が形成されてもよい。
【００３３】
第１金属パターン１２１と第２金属パターン１２２は所定距離離隔して形成されてもよい。第１金属パターン１２１と第２金属パターン１２２が連結されて電気的に短絡すると、接地パターン１１０から誘起される静電気から保護体１３０を保護できないため、所定距離おきに形成される構成が妥当でありうる。
【００３４】
また、第１金属パターン１２１と第２金属パターン１２２は平行に対向するように構成されてもよく、対向する片面または両面にはそれぞれ突起１２３ａ、１２３ｂが形成されてもよい。
【００３５】
突起１２３ａ、１２３ｂは、三角形状に徐々に狭くなり、互いに対向する部分はとがった先端を有してもよい。すなわち、突起１２３ａ、１２３ｂは、複数個の三角形状が隣接して鋸歯状からなってもよく、三角形状が離隔するパターンからなってもよい。
【００３６】
例えば、第２金属パターン１２２の面にのみ第１金属パターン１２１に向かって突起１２３ｂが形成されるか、第１金属パターン１２１の面にのみ第２金属パターン１２２に向かって突起１２３ａが形成されるか、第１金属パターンおよび第２金属パターン１２２の対向する両面に突起１２３ａ、１２３ｂが形成されてもよい。これは、金属表面に形成される電荷がとがった箇所に容易に集まる性質を利用するものである。
【００３７】
第１金属パターン１２１は、接地パターンに内設されて電気的に連結されており、第１金属パターン１２１と第２金属パターン１２２との間に絶縁材が介在されているため、第１金属パターン１２１から瞬間印加された静電気が第２金属パターン１２２へ転移することは困難になりうる。
【００３８】
また、第２金属パターン１２２に向かって誘起した静電気は、接地パターン１１０に連結された第１金属パターン１２１を経てスパーク放電されることができ、接地パターンに移動して接地されると静電気は容易に除去されることができる。
【００３９】
第２金属パターン１２２の側面は突起１２３ｃをさらに含んでもよい。第２金属パターン１２２の側面は、絶縁材を挟んで接地パターン１１０と離隔してもよく、接地パターン１１０に向かって狭くなる三角形状を有し、とがった先端を有する形状からなると、第２金属パターン１２２に形成された静電気が接地パターン１１０に容易に誘導されることができる。
【００４０】
印刷回路基板１００が軽薄短小化の傾向にあるため、第１金属パターン１２１と第２金属パターン１２２とはできるだけ近く形成することが有利でありうるが、製造工程において近すぎる距離で形成すると、基板の収縮および反りなどの外部環境要因によって短絡が発生しうるため、二つの箇所の間隔は０．１ｍｍ以上に設計されることが好ましい。
【００４１】
一方、本発明は、第１金属パターン１２１および第２金属パターン１２２の両端に形成された電位差を利用して静電気を接地パターン１１０に誘導するか、接地パターン１１０に誘起した静電気が瞬間的に第２金属パターン１２２に転移しないようにするために、第１金属パターン１２１および第２金属パターン１２２を互いに異なる材質の金属で構成してもよい。
【００４２】
図３は導体間に形成される瞬間電位を測定するシミュレーション図である。これを参照すると、第１金属パターン１２１と第２金属パターン１２２が同じ材質からなる場合（Ｃｕ‐Ｃｕ、Ａｕ‐Ａｕ、Ａｇ‐Ａｇの組み合わせ）の両端に形成される電位差は３．０５４ｅ−９（Ｖ／ｍ）である反面、異種材質からなる場合（Ｃｕ‐Ａｕ、Ｃｕ‐Ａｇ、Ａｕ‐Ａｇの組み合わせ）の両端に形成される電位差は３．０５８ｅ−９（Ｖ／ｍ）であるため、異種材質を選択すると電位差がより高く形成されることが分かる。
【００４３】
静電気が電位の高い箇所に誘起されると低い箇所に放出されるように誘導し、電位の低い箇所に誘起されると高い箇所に移動しないようにすることができる。
【００４４】
すなわち、第１金属パターン１２１に静電気が誘起されても第２金属パターン１２２に電位が移動しないことができ、第２金属パターン１２２に静電気が誘起されると第１金属パターン１２１に向かってより容易に移動することができる。
【００４５】
第２金属パターン１２２は、保護体１３０の外周面に離隔して形成されることができる。第２金属パターン１２２は、接地パターン１１０に連結された第１金属パターン１２１と対をなしてスパークギャップ１２０を形成するにあたり、両端の間には電位差が形成されており、第２金属パターン１２２は、保護体１３０を静電気から保護するために設けられる構成であるため、静電気の移動を防止するために保護体１３０と離隔して形成されることができる。
【００４６】
また、第２金属パターン１２２と保護体１３０との間には絶縁材が形成されることで、第２金属パターン１２２に形成された静電気が保護体１３０に移動しないようにすることができる。絶縁材は、基板に用いられる一般的なソルダレジスト（ｓｏｌｄｅｒ  ｒｅｓｉｓｔ）であってもよく、類似の機能を発揮する公知の材質から選択されてもよい。
【００４７】
一方、スパークギャップ１２０は、接地パターン１１０に内設された第１金属パターン１２１のみからなってもよい。また、第１金属パターン１２１と保護体１３０は離隔して形成されてもよく、第１金属パターン１２１と保護体１３０との間に電気的な絶縁状態を形成するための絶縁材が設けられてもよい。
【００４８】
また、第１金属パターン１２１には保護体１３０に向かって突起１２３ａが形成されることで、保護体１３０に誘起された静電気を第１金属パターン１２１に向かってスパーク放電して除去するか、接地パターンで臨界値以上に入力された静電気を保護体１３０に誘起しないようにすることができる。
【００４９】
印刷回路基板１００に存在する銅箔層は、めっきやスクリーン印刷等により形成されることができ、絶縁材と交互に積層されるとともに複数層からなることで、絶縁材で塗布した面からフォトリソグラフィやエッチング工程などにより特定箇所のみを容易に除去することができる。これにより、第１金属パターン１２１または第２金属パターン１２２が銅箔層からなる場合に、特別な工程を付加する必要がないため、製造工程において利点がある。
【００５０】
また、銅箔層ではない他の材質でスパークギャップ１２０を形成したい場合には、スクリーン印刷方法などにより容易に塗布することができるため、別の静電気保護体１３０を実装することに比べて費用を低減できるだけでなく、基板内で占める体積を著しく減少することができ、軽薄短小化の傾向において好適である。
【００５１】
一方、互いに異なる材質でスパークギャップ１２０を形成する場合には、第１金属パターン１２１および第２金属パターン１２２の両端にかかる電位差は最も優先して考慮する要素であってもよく、導電率および抵抗率はスパークギャップ１２０を形成する材料を選定するために考慮する二次的な要素であってもよい。
【００５２】
互いに異なる材質でスパークギャップ１２０を形成する場合には、第１金属パターン１２１と第２金属パターン１２２の材質の多様性にもかかわらず電位差が所定範囲から離脱しない。金属ごとに導電率および抵抗率が異なるため、電位差は、スパークギャップ１２０の材料選定において重要な指標になりうる。
【００５３】
金属の導電率とは、導体に流れる電流の大きさを示す定数であって、抵抗率の逆数（１／Ω・ｍ）で表される。金属の抵抗率とは、単位断面積と単位長さを有する導体の電気抵抗比を示すものである。
【００５４】
表１は銅の導電率を１００％としたときに、他の金属の電気が流れる程度を表現したものであって、導電率が高く、抵抗率が小さいほど静電気が迅速に移動するため、このようなものをスパークギャップ１２０の材料として選択すれば静電気除去効果に優れる。
【００５５】
【表１】
2015050455.tif 000003
【００５６】
表１から分かるように、銀は標準軟質銅より導電率が高く、抵抗率が低いだけでなく、簡単に腐食しない特性を有する。また、標準軟質銅は安価であり、標準軟質銅の導電率と銀の導電率はあまり差がないため、標準軟質銅をスパークギャップ１２０の材質として選択することが好ましい。
【００５７】
したがって、スパークギャップ１２０の第１金属パターン１２１または第２金属パターン１２２のいずれか一つを銀と選定すると、他のものは銅箔層からなってもよい。
【００５８】
この際、第１金属パターン１２１が銅（Ｃｕ）からなり、第２金属パターン１２２が銀（Ａｇ）からなると、異種材質金属によって第２金属パターン１２２に高い電位差を形成するとともに、導電率が高く抵抗率が低いため、接地パターン１１０に向かって静電気が容易に移動し、且つ保護体１３０に向かって静電気が移動することを阻止することができ、保護体のＥＳＤ保護という発明の目的に最も適する組み合わせになる。
【００５９】
銅箔層は基板のソルダレジストをエッチングして設計することができ、第１金属パターン１２１を銅箔と選定し、第２金属パターン１２２を銀でスクリーン印刷してスパークギャップ１２０を製造することが利点を有し得る。
【００６０】
以上の詳細な説明は本発明を例示するものである。また、上述の内容は本発明の好ましい実施形態を示して説明するものに過ぎず、本発明は、様々な相違する組み合わせ、変更および環境において用いることができる。本明細書に開示された発明の概念の範囲、述べた開示内容と均等な範囲および／または当業界の技術または知識の範囲内で変更または修正が可能である。上述の実施形態は本発明を実施するにおいて最善の状態を説明するためのものであり、本発明のような他の発明を用いるにおいて当業界に公知された他の状態での実施、また発明の具体的な適用分野および用途で要求される多様な変更も可能である。従って、以上の発明の詳細な説明は開示された実施状態に本発明を制限しようとする意図ではない。また、添付された請求範囲は他の実施状態も含むと解釈されるべきであろう。
【符号の説明】
【００６１】
１００  印刷回路基板
１１０  接地パターン
１２０  スパークギャップ
１２１  第１金属パターン
１２２  第２金属パターン
１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃ  突起
１３０  保護体
【図１】
2015050455.tif 000004
【図２】
2015050455.tif 000005
【図３】
2015050455.tif 000006