(57)【要約】【課題】溶断時に発生するアーク放電を短時間で遮断し、配線パターンの損傷を小さくすること。【解決手段】プリント配線板２の裏面の錫メッキ銅線４がプリント配線板２に開けられた穴を通してパターンヒューズ１を含む配線パターン３にはんだ付けされている。パターンヒューズ１と錫メッキ銅線４は互いに平行でプリント配線板２を介して近接しており、電流の向きは反対方向になっている。従ってパターンヒューズ１と錫メッキ銅線４は、電流９から電磁気力を受ける。パターンヒューズ１が溶断する時に発生する電磁気力で溶断時に発生するアーク放電の火花を吹き飛ばす事により、放電の続流を短時間で遮断する事ができ、配線パターンの損傷を小さくする事ができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
片面のプリント配線板と、前記プリント配線板の配線パターンの少なくとも一部を他部よりも細い配線パターンとしたパターンヒューズと、前記プリント配線板上のパターンヒューズに対して、前記プリント配線板を介した裏面に、前記パターンヒューズと平行になるように導線を配置し、前記パターンヒューズを流れる電流と反対方向の電流を前記導線に流すパターンヒューズの構造としたプリント配線板。
【請求項２】
両面のプリント配線板と、前記プリント配線板の配線パターンの少なくとも一部を他部よりも細い配線パターンとしたパターンヒューズと、前記プリント配線板上のパターンヒューズに対して、前記プリント配線板を介した裏面の配線板面に、前記パターンヒューズと平行になるように導体パターンを配置し、その一端を互いに接続してパターンヒューズを流れる電流と反対方向の電流を前記導線に流すパターンヒューズの構造としたプリント配線板。
【請求項３】
片面のプリント配線板と、前記プリント配線板の少なくとも一部を他部よりも細い配線パターンとした２本のパターンヒューズと、前記プリント配線板上のパターンヒューズに対して、前記プリント配線板を介した裏面に、前記２本のパターンヒューズと平行になるように導線を配置し、前記２本のパターンヒューズを流れる電流は導線を流れる電流と反対方向になるようにしたパターンヒューズの構造としたプリント配線板。
【請求項４】
パターンヒューズ溶断後には異極電極間となる配線パターン間のプリント配線板上にスリットを設ける構造とした請求項１から３のいずれか１項に記載のプリント配線板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子回路装置のプリント配線板における、パターン状導体で構成したヒューズの改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、商用電源に接続して使用する電気機器では、過電流が流れた場合、電流ヒューズを溶断することにより機器の焼損やそれによる地絡事故などを防止している。電流ヒューズには一般的なガラス管内に線ヒューズを封入した管型の構造の物や、プリント配線板のパターンを他のパターンよりも細くすることでヒューズの機能を持たせたパターンヒューズが用いられる事例も多くある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図４は、特許文献１に記載された従来のプリント配線板のパターンヒューズを示す概略図である。図４に示すように、配線パターン４２と、パターンヒューズはそれより細い配線パターン４３から構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３６６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記従来の構成のプリント配線板のパターンヒューズは、ガラス管を使用した形状などの専用ヒューズと比較すると、パターンヒューズの細い部分を越えて箔が蒸発溶断したり、細い部分以外の配線パターンまではがれたりするという損傷の課題を有していた。
【０００６】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、パターンヒューズの溶断時にパターンの細い部分のみがきれいに溶断して、その他の部分への損傷を抑制する機能を備え、かつ形状が可能な限り小型であるプリント配線板のパターンヒューズ形状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】
前記従来の課題を解決するために、本発明のプリント配線板は、プリント配線板と、前記プリント配線板の配線パターンの少なくとも一部を他よりも細くしたパターンヒューズと、前記プリント配線板のパターンヒューズに対して、そのプリント配線板の裏面に前記パターンヒューズと近接し、かつ平行に導体を配置し、パターンヒューズを流れる電流を折り返すようにして前記導体に流す構造としたプリント配線板である。
【０００８】
これによって、パターンヒューズが溶断する時のような大電流がパターンヒューズとそれにつながるプリント配線板の裏面の導体に流れた場合、この２線間には電磁気力が働く。このように平行の２線間に逆方向に電流を流した場合には、各線路に働く電磁気力はそれぞれの線路を引き離す方向に働く。従って、パターンヒューズが溶断する場合の力は、溶断時に発生するアーク放電の放電路に対してプリント配線板から垂直に空中に向かって働くために、その力により放電路が吹き飛ばされて放電が短時間で終息する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のプリント配線板は、ガラス管ヒューズの代用として機能するものであり、特に
、電源電圧が高くなるほどアーク放電による続流電流が継続しやすいためにガラス管ヒューズを使用していた部分にも、本発明のパターンヒューズの構造がアーク放電を短時間で遮断する事ができるので、パターンヒューズで、安全に回路を遮断する事ができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】（ａ）本発明の実施の形態１におけるプリント配線板のパターンを示す要部平面図（ｂ）同実施の形態におけるプリント配線板の断面図
【図２】（ａ）本発明の実施の形態２におけるプリント配線板のパターンを示す要部平面図（ｂ）同実施の形態におけるプリント配線板の断面図
【図３】（ａ）本発明の実施の形態３におけるプリント配線板のパターンを示す要部平面図を示す要部平面図（ｂ）同実施の形態におけるプリント配線板の断面図
【図４】従来のプリント配線板のパターンヒューズを示す概略図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
第１の発明は片面のプリント配線板と、前記プリント配線板の配線パターンの少なくとも一部を他部よりも細い配線パターンとしたパターンヒューズと、前記プリント配線板上のパターンヒューズに対して、前記プリント配線板を介した裏面に、前記パターンヒューズと平行になるように導線を配置し、前記パターンヒューズを流れる電流と反対方向の電流を前記導線に流すパターンヒューズの構造としたプリント配線板である。
【００１２】
これによって、平行導体に互いに反対方向に流れる電流から発生する電磁気力でパターンヒューズ溶断時に発生するアーク放電の放電路をプリント配線板に垂直に空中に向かって働く電磁気力により吹き飛ばす事により、放電を短時間で終息させるものである。従って、パターンヒューズ溶断時の放電を短時間で消すことができるためにパターンヒューズにつながる配線パターンの損傷を小さくすることができる。
【００１３】
第２の発明は、両面のプリント配線板と、前記プリント配線板の配線パターンの少なくとも一部を他部よりも細い配線パターンとしたパターンヒューズと、前記プリント配線板上のパターンヒューズに対して、前記プリント配線板を介した裏面の配線板面に、前記パターンヒューズと平行になるように導体パターンを配置し、その一端を互いに接続してパターンヒューズを流れる電流と反対方向の電流を前記導体パターンに流すパターンヒューズの構造としたプリント配線板である。
【００１４】
これによって、パターンヒューズが溶断する時に流れる電流から発生する電磁気力により溶断時の放電を短時間で終息させることができる。また、第１の発明のように、錫メッキ銅線などの導体の付属部品を使用する必要がないためにコスト低減が可能となる。
【００１５】
第３の発明は、片面のプリント配線板と、前記プリント配線板の少なくとも一部を他部よりも細い配線パターンとした２本のパターンヒューズと、前記プリント配線板上のパターンヒューズに対して、前記プリント配線板を介した裏面に、前記２本のパターンヒューズと平行になるように導線を配置し、前記２本のパターンヒューズを流れる電流は導線を流れる電流と反対方向になるようにしたパターンヒューズの構造としたプリント配線板である。
【００１６】
これによって、パターンヒューズを２個形成する事により、パターンヒューズにつながる配線を左右に引き出す事ができるようになるために、プリント配線板上にパターンヒューズを形成する場合の配線設計が容易になるという効果がある。
【００１７】
第４の発明は、特に、第１から３のいずれか１つの発明において、パターンヒューズ溶
断後には異極電極間となる配線パターン間のプリント配線板上にスリットを設ける構造としたプリント配線板である。
【００１８】
これによって、空間ギャップによる高い絶縁抵抗になり、パターンヒューズ溶断時に発生する接続部間の放電をトリガーとしたプリント配線板上の絶縁不良による放電を防止し、パターンヒューズに続く配線パターンにも損傷が拡大して、配線パターンの溶断や銅箔のはがれなどを防止することができる。
【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。なお、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（ａ）は、本発明の実施の形態１におけるプリント配線板のパターンを示す要部平面図、図１（ｂ）は、同実施の形態におけるプリント配線板の断面図である。
【００２１】
図１において、パターンヒューズ１はプリント配線板２の上に形成された他の配線パターン３より細い配線パターンとしたものである。図１の断面図において、導線として錫メッキ銅線４がプリント配線板２に開けられた穴を通してパターンヒューズ１の一端にはんだ付けされている。パターンヒューズ１の他端には配線パターン３がつながり、その端にはリード線５がはんだ付けされている。錫メッキ銅線４の他端は小さなプリント配線ランドにはんだ付けされ、さらにリード線６がはんだ付けされている。リード線５とリード線６には電源７と負荷８が直列に接続されている。
【００２２】
以上のように構成されたプリント配線板について、以下その動作、作用を説明する。
【００２３】
まず、負荷８を通過する電流９は負荷８の短絡や故障などの異常により電流が増大すると、その電流は錫メッキ銅線４を経由しパターンヒューズ１に流れる。この時、電流が十分に大きい（例えば最大電流が１０Ａ程度）と約０．４ｍｍ幅の細いパターンヒューズ９は電流が通過する時に発熱し溶断する。溶断直後は、電源７の電圧がパターンヒューズ１の両端に印加されているため、溶断時に火花状のアーク放電が発生する。
【００２４】
ところで、図１に示すように、パターンヒューズ１と錫メッキ銅線４は互いに平行でプリント配線板２を介して近接し、それぞれに流れる電流の向きは破線矢印に示すように反対方向になっている。この時、パターンヒューズ１と錫メッキ銅線４は、流れる電流９から電磁気力を受ける。この場合の電磁気力１０は矢印に示すように上下反対方向になる。パターンヒューズ１の長さをＬ（ｍ）、パターンヒューズ１と錫メッキ銅線４との距離をＲ（ｍ）、電流をＩ（Ａ）とするとその電磁気力Ｆ（Ｎ）は次式となる。
【００２５】
Ｆ（Ｎ）＝μ＊Ｉ＊Ｉ＊Ｌ／（２πＲ）  （ここでμは真空の透磁率）
電磁気力による力の値は大きなものではないが、パターンヒューズが溶断した時の金属蒸気を吹き飛ばすには十分な効果がある。
【００２６】
従来の図４に示すような形態のパターンヒューズの場合、パターンヒューズが溶断しても、蒸発金属蒸気の中でアーク放電が継続して続流電流が流れるために、パターンヒューズに続く配線パターンにも拡大した損傷がひろがり、配線パターンの溶断や銅箔のはがれなどが生じる。
【００２７】
以上のように、本実施の形態においては片面のプリント配線板２と、前記プリント配線板の配線パターン３の少なくとも一部を他部よりも細い配線パターンとしたパターンヒューズ１と、パターンヒューズ１に対してプリント配線板２を介した裏面に前記パターンヒ
ューズ１と平行になるように錫メッキ銅線４を配置し、パターンヒューズ１を流れる電流と反対方向の電流を錫メッキ銅線４に流す構造とした事により、パターンヒューズ１が溶断する時に発生するアーク放電の火花を電磁気力で吹き飛ばす事により、放電の続流電流を短時間で遮断する事が可能となり、配線パターンの損傷を小さくする事ができる。
【００２８】
パターンヒューズ１につながる電源７の電圧が高くなると、パターンヒューズが溶断する時にエネルギーの大きなアーク放電が発生しやすくなるので電圧が高いほど続流電流を短時間で終息させることによる効果は大きい。
【００２９】
また、本実施の形態では、図１のプリント配線板２に細長い形状の穴であるスリット１１を設けたことにより、パターンヒューズ１が溶断した後に電源７の電位差が加わることになるリード線５とリード線６の接続部間が、空間ギャップで隔てられる為に、プリント配線板２の沿面（表面）での絶縁性能より空間での絶縁性能の方が高いために、パターンヒューズ１が溶断した時に発生する可能性の高いリード線５とリード線６の接続部間の絶縁不良による放電を防止することができる。スリット１１の幅は約１ｍｍ程度で十分な効果を得る事ができる。
【００３０】
（実施の形態２）
図２（ａ）は、本発明の実施の形態２におけるプリント配線板のパターンを示す要部平面図、図２（ｂ）は、同実施の形態におけるプリント配線板の断面図である。
【００３１】
図２において、パターンヒューズ１２は両面のプリント配線板３０に形成されており、両面のプリント配線板の裏側にはパターンヒューズ１２より太い配線パターン１３が形成されている。パターンヒューズ１２と配線パターン１３との間は、穴の周囲を銅メッキしたスルーホール１４で電気的に接続されている。
【００３２】
以上のように構成されたプリント配線板について、以下その動作、作用を説明する。
【００３３】
図２の配線パターン１３は、実施の形態１で説明した、図１の錫メッキ銅線４と作用は同じである。リード線１５からの電流は裏面の配線パターン１３を通り表面のパターンヒューズ１２を、折り返すようにして流れる。
【００３４】
短絡故障などの異常電流でパターンヒューズ１２が溶断する時に発生するアーク放電路には、その電流から発生する電磁気力により矢印１６と矢印１７で示す反発力が加わるために、パターンヒューズ１２は前記実施の形態１で説明したと同じようにプリント配線板３０の表面から引きはがされる力が働くために火花放電が短時間で終息し、周囲の配線パターンへの損傷が軽減される。
【００３５】
以上のように、あらかじめ両面プリント基板を使用する機器の場合は、図１の錫メッキ銅線４で示したような追加部品が必要なくなり、コスト的なメリットが大きい。
【００３６】
（実施の形態３）
図３（ａ）は、本発明の実施の形態３におけるプリント配線板のパターンを示す要部平面図を示す要部平面図、図３（ｂ）は、同実施の形態におけるプリント配線板の断面図である。
【００３７】
図３において、パターンヒューズ１８は片面のプリント配線板１９に形成されている。また、図１の錫メッキ銅線４に相当する部品は図３では錫メッキ銅線２０である。錫メッキ銅線２０の他端には第二のパターンヒューズ２１が接続されている。
【００３８】
以上のように構成されたプリント配線板について、以下その動作、作用を説明する。
【００３９】
図３のリード線２２を通る電流はパターンヒューズ２１を通りプリント配線板１９の裏側にある錫メッキ銅線２０を経由してもう一つのパターンヒューズ１８を通りリード線２３に達する。
【００４０】
錫メッキ銅線２０と二つのパターンヒューズ１８と２１に流れる電流は反対方向なので、パターンヒューズに過電流が流れると、実施の形態１に記載したのと同じように、パターンヒューズにはプリント配線板１９から引き離す矢印３１の方向に力が働く為に、二つのパターンヒューズはアーク放電路が吹き飛ばされるので続流電流が流れる時間が短くなるという効果がある。
【００４１】
このような二つのパターンヒューズを構成する事により、パターンヒューズ全体の形は、左右に長くなり、プリント配線板上の配線設計が容易となる。
【００４２】
また、パターンヒューズ１８のみとし、パターンヒューズ２１の配線パターンをやや太くする事によって、パターンヒューズ１８のみが溶断するように構成する事も可能である。
【００４３】
さらに、スリット２４とスリット２５とを設ける事によって、実施の形態１で説明したように、パターンヒューズが溶断した後に互いに電源の異極となる部分の、リード線２２から錫メッキ銅線２０を経由してリード線２３に至る絶縁沿面上に、スリット２４、２５による空間を作る事により、パターンヒューズ溶断時の放電をトリガーとした、プリント配線板上の絶縁破壊を防止する効果がある。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
以上のように、本発明にかかるプリント配線板のパターンヒューズは、それをガラス管ヒューズの代用として機能させる場合に問題であったところの、電源電圧が高い場合にアーク放電による続流が継続しやすくてパターンヒューズ周辺の配線パターンが損傷しやすい問題を解決でき、ガラス管ヒューズの代用として安価に構成できるので、多くの分野のプリント基板に適用することができる。
【符号の説明】
【００４５】
１  パターンヒューズ
２、１９、３０  プリント配線板
４、２０  錫メッキ銅線（導線）
７  電源
８  負荷
１１、２４、２５  スリット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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