(57)【要約】【課題】大電流を通電可能な等長配線基板を提供する。【解決手段】例えば銅のような金属からなる金属板により形成され、１回又は２回以上等長に分岐する等長分岐配線部材を含む複合構造の配線を、絶縁体基板上に備える。等長分岐配線部材は、トーナメント形式に分岐する。複数のトーナメント形式を組み合わせることもできる。分岐回数は任意に設定できる。また、例えば銅のような金属からなる銅板により形成され、複数の等長のプリント配線が接続されている大電流配線部材を含む配線を、絶縁体基板上に備える。【選択図】図１
2008210944.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属板により形成され、等長に分岐する等長分岐配線部材を含む複合構造の配線を、絶縁体基板上に備えることを特徴とする配線基板。
【請求項２】
前記等長分岐配線部材の形状が、トーナメント形式である請求項１記載の配線基板。
【請求項３】
前記等長分岐配線部材を電流の流れる方向に垂直な方向に切断した断面が、前記等長分岐配線部材の通電時における雰囲気温度からの上昇温度があらかじめ定められた範囲内にあるために必要な面積を少なくとも有する請求項１又は２に記載の配線基板。
【請求項４】
前記等長分岐配線部材における分岐点において、
その分岐点における分岐前の配線部幅をW１、
その分岐点に接続する分岐後の配線部幅をＷ２、
その分岐点に接続する分岐配線部の数をｎとするとき、
W２＝W１／ｎ
であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の配線基板。
【請求項５】
前記等長分岐配線部材が、２０Ａ以上５００Ａ以下の電流を、通電時における雰囲気温度からの上昇温度をあらかじめ定められた範囲内に保って通電する厚みを有する請求項１乃至４のいずれか１項に記載の配線基板。
【請求項６】
前記等長分岐配線部材に、略等長に分岐するプリント配線が電気的に接続されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の配線基板。
【請求項７】
前記等長分岐配線部材が銅板により形成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか1項に記載の配線基板。
【請求項８】
金属板により形成され、複数の等長のプリント配線が電気的に接続されている大電流配線部材を含む複合構造の配線を、絶縁体基板上に備えることを特徴とする配線基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大電流を通電可能な等長に分岐する配線部材を含む配線を、絶縁体基板上に備える配線基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
多数のｐｏｗｅｒＦＥＴ（大電流のスイッチングに用いる電界効果トランジスタ）に配線するためには、大電流を通電可能な、等長配線された配線基板が必要となる。
【０００３】
この点に関し、大電流を通電可能な配線を電気メッキによって基板上に配置する技術が提案されている（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特表２００６−４１２２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に記載の技術によっては、１Ａ以下のような比較的小さい電流しか通電できず、例えば２００Ａと言ったような大きな電流を流すためには配線パターンの幅を非常に大きくする必要があり、限られた収納スペースの配線基板に対して容易に配置できないと言う問題点があった。
【０００５】
本発明は上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、きわめて大きな電流を通電可能な等長配線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】
【０００６】
この目的を達成するために、本発明は例えば銅のような金属からなる金属板により形成され、等長に分岐する等長分岐配線部材を含む複合構造の配線を、絶縁体基板上に備える大電流を通電可能な配線基板を提供する。
【０００７】
また、本発明は例えば銅のような金属からなる金属板により形成され、複数の等長のプリント配線が接続されている大電流配線部材を含む複合構造の配線を、絶縁体基板上に備える大電流の通電可能な配線基板を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、銅板を用いて大電流を通電可能な等長に分岐する配線部材或いは大電流配線部材を形成し、これを配線基板上に配置した。これにより、配線部の幅を狭くすることができるため、基板の面積を大きくすることなしに、大電流を等長配線を介して通電することができると言う効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明による配線基板の一実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。
【００１０】
＜第1の実施形態＞
以下、本発明の第１の実施形態について図面を用いて説明する。第1の実施形態における配線基板は、例えば銅のような金属からなる金属板により形成され、略等長に分岐する大電流を通電可能な等長分岐配線部材を含む配線を、絶縁体基板上に備える。
【００１１】
図１は本実施形態の大電流を通電可能な配線基板１の構成例を示した図である。配線基板１は、絶縁体基板に、大電流を通電可能な等長分岐配線部材１０と、この等長分岐配線部材１０と電気的に接続して等長に分岐するプリント配線１１と、を備える。このプリント配線１１には、例えばｐｏｗｅｒＦＥＴなどの電子部品１２を接続することができる。図1の例においては、電流は矢印１３の方向に、電子部品１２に向かって流れる。
【００１２】
本実施形態においては、配線基板１が備える配線は複合構造の配線を含む。複合構造とは、金属板により形成される配線と、プリント配線と、が電気的に接続されて構成された構造をなしていることを意味する。
【００１３】
図１に示すように、配線基板１が備える配線は、金属板から形成された等長分岐配線部材１０とプリント配線１１とが電気的に接続され、複合構造をなしている。この場合、金属板により形成される配線と、プリント配線との接続方法は問わない。なお、金属板により形成される配線と、プリント配線とを絶縁体基板上へ設ける方法も問わない。
【００１４】
本実施形態の配線基板１は、複合構造の配線のみならず、金属板から形成される配線のみからなる配線、又はプリント配線のみからなる配線を、ともに備えていてもよい。
【００１５】
配線基板１が備える複合構造の配線は、金属板から形成される配線に直接電子部品が線気的に接続されていてもよい。また、金属板から形成される配線に、さらに金属板から形成される配線が接続されていてもよい。
【００１６】
図2は、大電流を通電可能な等長分岐配線部材１０の形状を示した図である。等長分岐配線部材１０は、分岐点２２と分岐点２３、２４において等長に分岐している。
【００１７】
ここで、等長に分岐するとは、分岐点の電流の上流側の一点から、分岐点の電流側の次の分岐点又は電子部品又はプリント配線・半田付けランドなどへの接続点（以下、終点と呼ぶ。）までの電流経路の長さが略等しいことを言う。図2に示した例においては、始点２１から分岐点２２を経て次の分岐点２３に至る電流の経路の長さは、始点２１から分岐点２２を経て次の分岐点２４に至る電流経路の長さと等しい。従って、等長に分岐している。
【００１８】
また、分岐点２３からプリント配線１１との接続点２５までの電流の経路の長さは、分岐点２３からプリント配線１１との接続点２６までの電流経路の長さと等しい。従って、等長に分岐している。分岐点に接続する分岐後の配線部、例えば図２の場合は１０ｂに示す配線部を、分岐配線部と呼ぶ。
【００１９】
図２に示した例においては、分岐点２２において接続する分岐配線部の長さＬ１とＲ１が等しい。また、分岐点２３において接続する分岐配線部の長さＬ２とＲ２が等しい。同様に、分岐点２４においても、接続する分岐配線部の長さが等しい。
【００２０】
ここで、本実施形態の等長配線の特徴ついて説明する。大電流を通電可能な等長分岐配線部材１０の電流方向に垂直な方向における幅を配線部幅と呼ぶ。等長分岐配線部材１０のある分岐点から次の分岐点、又は終点までの配線部幅と厚さを略一定に構成すると、ある分岐点から次の分岐点、又は終点までにおける等長分岐配線部材１０の各分岐配線部の体積が略等しくなる。このため、印加される電流は各終点に均等に分配される。等長配線のこの特徴は本実施形態の等長配線されたプリント配線においても該当する。この特徴を有するため、本実施形態の等長配線はインピーダンスの悪化を回避する目的に用いることができる。
【００２１】
図３は、大電流を通電可能な等長分岐配線部材１０の電流方向に垂直な方向における断面の例である。図３（ａ）は、図２におけるＫ−Ｋ線断面図である。このように、断面が長方形である場合が最も製造が容易である。すなわち、等長分岐配線部材１０は例えば銅のような金属からなる金属板を金型によって打ち抜くことにより、容易に製造できる。
【００２２】
図３（ｂ）は、等長分岐配線部材１０の面取りを行なった場合の図２におけるＫ−Ｋ線断面図である。このように、等長分岐配線部材１０の断面は長方形に限られるものではなく、後述する配線部の必要な断面積Ｄが満たされれば任意の形状を選択できる。等長分岐配線部材１０の断面がとり得る形状には、例えば半円形状、円、三角形、多角形、曲線からなる形状、曲線と直線を含む形状などが含まれる。
【００２３】
また、等長分岐配線部材１０の製造方法は、例えばプレス加工のような金属板からの成型に限られるものではなく、切削加工や鋳造や薄膜の積層等の種々の方法を適宜選択したり組み合わせたりして用いることができる。
【００２４】
図４は、大電流を通電可能な等長分岐配線部材１０の配線部幅を変化させる例を示した図である。最初に差し掛かる分岐点においてｎ本の配線部に分岐する場合、分岐後の各分岐配線部に流れる電流は分岐前の配線部を流れる電流の１／ｎになる。従って、等長分岐配線部材１０を形成する銅板の厚さが均一であれば、分岐後の配線部幅は分岐前の配線部幅の１／ｎとすることができる。
【００２５】
図４において、等長分岐配線部材１０の分岐前の配線部幅がＷ１のとき、最初に差し掛かる分岐点おいて２本に分岐しているため、分岐後の各分岐配線部幅W２はＷ１の１／２となる。さらに、次の分岐点において２本分岐しているため、分岐後の各分岐配線部幅W３はＷ２の１／２となる。このように、分岐する度に各分岐配線幅を変化させてもよい。
【００２６】
等長分岐配線部材１０の材質は、銅を用いることが好適である。特に、一般的に通電用に用いられている銅を用いることが望ましい。銅以外の金属材料を用いるときは、その材料の導電率や固有抵抗を考慮し、配線部材幅、厚さ、断面積を適宜設定する。
【００２７】
次に、等長分岐配線部材１０の厚さについて説明する。一般に、配線部材への通電に伴い雰囲気温度からの上昇温度をあらかじめ定められた温度以下にするためには、配線部に流す電流に比例して配線部の断面積を調整しなければならない。すなわち、等長分岐配線部材１０の配線部の材質が一般的に配線基板使用される材質の銅である場合、配線部の必要な断面積は通電する電流の関数になる。
【００２８】
ここで、配線部の必要な断面積をＤ、配線部に流す電流値をｘとするとき、Ｄ＝ｆ（ｘ）が成り立つ。配線部の断面が長方形であるとき、配線部材の厚み、すなわち金属板の厚みＴは、配線部幅がＷのとき、下記（１）より求められる。
【００２９】
Ｔ＝Ｄ／Ｗ・・・（１）
次に、１６個のｐｏｗｅｒＦＥＴに等長配線を介して各１３Ａの電流を印加する場合を例に計算してみる。
【００３０】
先ず、銅箔が積層形成された汎用のプリント配線基板を用いた場合、プリント配線の配線部幅を試算してみる。図５は、配線基板における銅箔の材厚とプリント配線のパターン幅の関係を表すグラフである。このグラフは、Ｍｉｌｉｔａｒｙ  Ｓｐｅｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ（アメリカ軍規格、ＭＩＬ規格）のＭＩＬ−ＳＴＤ−２７５Ａをもとに作成したものである。
【００３１】
図５（ａ）は、雰囲気温度からの上昇温度が１０℃のときの、電流と必要な断面積の関係ｆ（ｘ）をプロットしたグラフである。このグラフから、プリント配線に１３Ａの通電を許容するためには、プリント配線の銅箔の断面積が０．４２ｍｍ２必要であることがわかる。
【００３２】
図５（ｂ）は、厚さ７０μｍの銅箔が積層された配線基板の場合、その銅箔の断面積とプリント配線幅の関係をプロットしたグラフである。上述した条件の場合、プリント配線の導体部に厚さ７０μｍの銅箔を用いるとすると、プリント配線のパターン（配線部）幅は６ｍｍ必要なことがわかる。したがって、１６個のｐｏｗｅｒＦＥＴに１３Ａを供給するためには、分岐前の配線部幅は、６ｍｍ×１６＝９６ｍｍとなる。
【００３３】
プリント配線の配線パターンの設計に際して、収納スペースの制限や配線基板の設計上の制約によってプリント配線の配線部幅の取りうる範囲が限られることが常である。また、製造コストなどの点から配線基板は高い密集度が求められる。
【００３４】
このような実情において、９６ｍｍという配線部幅は広すぎ、回路を配線基板に収容しきれなくなったり、配線基板の集積密度の低下を招いたりすることにより、製造効率が悪化し製造コストを押し上げるという問題点がある。さらに、基板上に銅箔の大きな表面が露出した状態で配置すると基板上の他の回路に悪影響が発生するという問題点がある。
【００３５】
次に、本実施形態の等長分岐配線部材１０の厚さについて説明する。上記のような問題点に鑑み、本実施形態においては等長分岐配線部材１０の材厚を厚くすることに着目した。この材厚は、少なくとも等長分岐配線部材１０の通電時における雰囲気温度からの上昇温度をあらかじめ定められた範囲内に保って通電するだけの厚みを有する。
【００３６】
図５に示した線材と同材質の銅を用いたとすると、分岐前の線路の断面積は、０．４２ｍｍ２×１６＝６．７２ｍｍ２が必要なる。従って、分岐前の配線部幅を９ｍｍにしたい場合には、上記（１）式より、６．７２ｍｍ２／９ｍｍ＝０．７５ｍｍとなるため、分岐前の等長分岐配線部材１０の厚さは０．８ｍｍとすればよいことがわかる。
【００３７】
なお、この例においては、等長分岐配線部材１０の分岐前の配線部１０ａ（図１参照）には２０８Ａの電流が印加される計算となる。本実施形態においては、等長分岐配線部材１０の分岐前の配線部１０ａに印加される電流は２０Ａ以上５００Ａ以下が望ましい。２０Ａを下回る場合には、プリント配線によって構成するほうが便宜である。また、５００Ａを超える場合には、基板上に銅板の等長分岐配線部材１０が露出した状態で配置すると基板上の他の回路に悪影響が発生する。
【００３８】
次に、等長分岐配線部材１０の分岐形式について説明する。本実施形態の等長分岐配線部材１０の分岐形式はトーナメント形式を用いることができる。ここで、トーナメント形式とは、一般的に用いられる意味におけるトーナメント形式に加え、次のようなものも含むものとする。
【００３９】
（１）トーナメント形式は、分岐が１回でもよいものとする。図６はトーナメント形式の例を示した図である。図６（ａ）は、分岐が１回のトーナメント形式の例である。分岐点Ｂにおいて、２本の分岐配線に分岐している。等長配線の場合、始点Ａから終点Ｃ１の経路の長さと、始点Ａから終点Ｃ２の経路の長さを等しく構成する。図６（ｂ）は、分岐が２回のトーナメント形式の例である。等長配線の場合、各分岐点において２本の分岐配線に分岐し、始点Ａから終点Ｃ１乃至４の各経路の長さを等しく構成する。分岐の回数をさらに増やして構成することも可能である。
【００４０】
（２）トーナメント形式は、各分岐点における分岐数が２以上のものを含むものとする。ここで、分岐数とは一つの分岐点に接続する電流の出力側の分岐配線の本数を言う。図７は、分岐数が３以上、すなわち３以上に分岐するトーナメント形式７０の例である。図７（ａ）は、分岐点Ｂにおいて、分岐数が３、すなわち３つに分岐した例である。等長配線の場合、例えば一部の分岐配線を折りたたむように配線することにより、各経路の長さを等しく構成する。図７（ａ）においては、終点Ｃ２に至る分岐配線を折りたたむことにより、終点Ｃ１及びＣ２に至る経路の長さに合わせている。
【００４１】
図７（ｂ）は、分岐点Ｂにおいて、分岐数が７、すなわち７つに分岐したトーナメント形式７１の例である。折りたたむ長さと回数を変化させることにより、始点Ａから終点Ｃ１乃至７に至る各経路の長さを等しく構成する。
【００４２】
（３）トーナメント形式は、分岐数の異なるトーナメント形式を組み合わせたものを含むものとする。図８は、分岐数の異なるトーナメント形式を組み合わせた例を示した図である。このトーナメント形式８０は、分岐点Ｂ１において、２つに分岐（分岐数が２）し、分岐点Ｂ２において、それぞれ３つに分岐（分岐数が３）するように構成している。この例においても、始点Ａから終点Ｃ１乃至６に至る経路の長さはそれぞれ等しくなる。
【００４３】
以上述べたように、本実施形態の配線基板においては、例えば銅のような金属からなる金属板により形成され、１回又は２回以上等長に分岐する等長分岐配線部材を含む配線を、絶縁体基板上に備えた。このため、基板上に例えば２００Ａを超えるような大電流を通電可能な等長配線を、基板の面積を増やさずに構成することができるという効果がある。
【００４４】
＜第２の実施形態＞
以下、本発明の第２の実施形態について図９を用いて説明する。第２の実施形態における大電流の通電可能な配線基板は、例えば銅のような金属からなる金属板により形成され、複数の等長のプリント配線が接続されている大電流配線部材を含む配線を、絶縁体基板上に備える。すなわち、本実施形態の大電流の通電可能な配線基板は、複合構造の配線を備える。
【００４５】
このプリント配線には、例えばｐｏｗｅｒＦＥＴなどの電子部品１２を接続することができる。さらに、この配線基板には、電子部品１２に接続する配線を含む回路が設けられていてもよい。さらに、大電流配線部材に接続されるプリント配線はトーナメント形式の等長配線であってもよい。この大電流配線材の材質は、実施形態１における等長分岐配線部材１０の材質と同様である。
【００４６】
図９は、本実施形態の大電流の通電可能な配線基板における、大電流配線部材９０と、この大電流配線部材９０に接続し、等長に配線されたプリント配線９３を表した図である。大電流配線部材９０は、配線導体幅が等しいリード部分９１の先端部に、分岐用接続点９２を備える。分岐用接続点９２には、プリント配線９３が等長に電気的に接続されている。
【００４７】
図９に示した例においては、分岐用接続点９２の形状は、略円形状をしており、１６本のプリント配線９３が等長に電気的に接続されている。また、分岐用接続点９２の形状は、略円形状に限らず、例えば正多角形のものを用いることができる。
【００４８】
リード部分９１の厚さは、実施形態１に述べた方法により、決定することができる。分岐用接続点９２の厚さは、リード部分９１の厚さと同じであってよい。
【００４９】
以上述べたように、本実施形態の大電流の通電可能な配線基板は、例えば銅のような金属からなる金属板により形成され、先端に分岐用接続点９２を設けた大電流配線部材９０を備え、この分岐用接続点９２にプリント配線９３を等長に接続した。このため、任意の数のプリント配線を等長に接続することが可能となり、大電流配線部材９０を複数の種類の基板に用いることにより、部品作成のコストを低減することができるという効果がある。
【００５０】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】第１の実施形態の大電流を通電可能な配線基板の構成例を示した図である。
【図２】等長分岐配線部材の形状を示した図である。
【図３】等長分岐配線部材の電流方向に垂直な方向における断面の例である。
【図４】等長分岐配線部材の分岐配線部幅を変化させる例を示した図である。
【図５】配線基板における銅箔の材厚とプリント配線幅の関係を表すグラフである。
【図６】トーナメント形式の例を示した図である。
【図７】３以上に分岐するトーナメント形式の例である。
【図８】分岐数の異なるトーナメント形式を組み合わせた例を示した図である。
【図９】第２の実施形態における、大電流配線部材と、この大電流配線部材に接続し、等長に配線されたプリント配線を表した図である。
【符号の説明】
【００５２】
１：配線基板、
１０：等長分岐配線部材、
１１，９３：プリント配線、
１２：電子部品、
９０：大電流配線部材、
９１：リード部分、
９２：分岐用接続点。
【図１】
2008210944.tif 000003
【図２】
2008210944.tif 000004
【図３】
2008210944.tif 000005
【図４】
2008210944.tif 000006
【図５】
2008210944.tif 000007
【図６】
2008210944.tif 000008
【図７】
2008210944.tif 000009
【図８】
2008210944.tif 000010
【図９】
2008210944.tif 000011