(57)【要約】【課題】多層回路基板の表面を流れる電流の大きさを検出する。【解決手段】多層回路基板１０を構成する複数の配線層Ｌｉ（ｉ＝ａ，ｂ，ｃ，ｄ）の中の中間層である配線層Ｌｂ，Ｌｃの少なくとも１層に、配線層Ｌｉに沿う環状芯部４０ａを設置して、さらに、この環状芯部４０ａの径方向に対向する位置に、それぞれ、環状芯部４０ａの外周を取り囲むように、表面配線層Ｌａと裏面配線層Ｌｄとをコイル状に交互に接続する第１コイル状部４０ｂと第２コイル状部４０ｃとを形成し、電流検出部６０が第２コイル状部４０ｂに流れる２次電流Ｉ２の大きさを検出して、検出された２次電流Ｉ２の大きさに基づいて、第１コイル状部４０ｂに流れる１次電流Ｉ１の大きさを測定する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の配線層を有する多層回路基板であって、
前記複数の配線層のうち中間層の少なくとも１層に、前記配線層に沿って設置された、透磁率の高い材料で形成した環状芯部を有し、
前記環状芯部の異なる半径位置に、前記環状芯部の断面を取り囲むように設けられた、前記多層回路基板の表面配線層と裏面配線層とをコイル状に交互に接続する第１コイル状部および第２コイル状部を有する電圧変換部と、
前記第２コイル状部に流れる電流を検出して、検出された電流の大きさに基づいて、前記第１コイル状部に流れる電流の大きさを測定する電流検出部と、を有することを特徴とする多層回路基板。
【請求項２】
前記第１コイル状部と前記第２コイル状部とは、前記表面配線層と前記裏面配線層とを、スルーホールによって接続することによって構成されることを特徴とする請求項１に記載の多層回路基板。
【請求項３】
前記第１コイル状部を流れる電流の大きさに基づいて決定される、前記第１コイル状部における前記表面配線層と前記裏面配線層との交互接続回数と、前記第２コイル状部における前記表面配線層と前記裏面配線層との交互接続回数と、の比率を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の多層回路基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路基板の表面を流れる電流の大きさを測定することができる多層回路基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、導体に近接する位置に、内部にコイルが形成されたプリント基板を設置して、このコイルに誘導される誘導起電力の大きさを計測することによって、導体に流れる電流の大きさを計測する電流検出用プリント基板が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２９２７１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このように構成された従来の電流検出用プリント基板にあっては、プリント基板の厚さ方向に沿ってプリント基板に近接するように配置された導体を流れる電流の大きさを、プリント基板の内部に形成されたコイル状の配線に誘導される誘導起電力の大きさに基づいて測定する構成になっているため、プリント基板の厚さ方向に沿ってプリント基板に近接する導体を流れる電流の大きさを検出することはできるが、プリント基板の表面に沿う方向に流れる電流の大きさを検出することはできないという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明の多層回路基板は、複数の配線層を有する多層回路基板であって、前記複数の配線層のうち中間層の少なくとも１層に、前記配線層に沿って設置された、透磁率の高い材料で形成した環状芯部を有し、前記環状芯部の異なる半径位置に、前記環状芯部の断面を取り囲むように設けられた、前記多層回路基板の表面配線層と裏面配線層とをコイル状に交互に接続する第１コイル状部および第２コイル状部を有する電圧変換部と、前記第２コイル状部に流れる電流を検出して、検出された電流の大きさに基づいて、前記第１コイル状部に流れる電流の大きさを測定する電流検出部と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明に係る多層回路基板によれば、複数の配線層の中の中間層の少なくとも１層に、配線層に沿う、透磁率の高い材料で形成した環状芯部を設置して、さらに、この環状芯部の異なる半径位置に、それぞれ、環状芯部の断面を取り囲むように、表面配線層と裏面配線層とをコイル状に交互に接続する第１コイル状部と第２コイル状部とを有する電圧変換部を形成する。こうして形成された電圧変換部の第１コイル状部に電流が流れると、第１コイル状部における表面配線層と裏面配線層との交互接続回数と、第２コイル状部における表面配線層と裏面配線層との交互接続回数と、の比率に応じた大きさの電流が第２コイル状部に流れる。この第２コイル状部に流れる電流の大きさを電流検出部が検出して、検出された電流の大きさに基づいて、第１コイル状部に流れる電流の大きさを測定するため、多層回路基板の表面に沿って流れる電流の大きさを容易に計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の一実施形態である多層回路基板を用いて構成された車両用警告灯制御回路の回路構成を示す図である。
【図２】図１の車両用警告灯制御回路の構成要素である電圧変換部の具体的な構造を示す図である。
【図３】図２に示す電圧変換部が埋め込まれた、４層構造の多層回路基板の断面構造を示す図であり、（ａ）は図２のＡ−Ａ断面図である。（ｂ）は図２のＢ−Ｂ断面図である。（ｃ）は図２のＣ−Ｃ断面図である。（ｄ）は図２のＤ−Ｄ断面図である。
【図４】車両用警告灯制御回路の構成要素である電圧変換部の別の構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の多層回路基板の具体的な実施形態について、図面を参照して説明する。
【実施例１】
【０００９】
図１は、本発明の一実施形態である多層回路基板１０を用いて構成された、車両用警告灯制御回路５０の回路構成を示す図である。
［実施例１の構成の説明］
【００１０】
本発明の一実施形態である車両用警告灯制御回路５０は、図１に示すように、図示しない車両に設置された多層回路基板１０に実装された、ＬＥＤで構成された警告灯２０と、警告灯２０に直列に挿入された抵抗Ｒａと、警告灯２０を点灯させるトランジスタＴｒと、警告灯２０の点消灯を指示するとともに、断線等による警告灯２０の不点灯を検出する機能を有するＣＰＵ３０と、警告灯２０が点灯したときに警告灯２０に流れた電流（１次電流Ｉ１）を１次側コイルに流すトランス４０（電圧変換部）と、トランス４０の２次側コイルに流れる２次電流Ｉ２を検出する電流検出部６０と、からなる。なお、電流検出部６０は抵抗Ｒｂで構成されている。
【００１１】
ここで、トランス４０（電圧変換部）は、図２に示す構成を有している。すなわち、トランス４０は、鉄やパーマロイ等の透磁率の高い磁性材料からなる環状芯部４０ａと、トランス４０の１次側コイル（１次巻き線）である第１コイル状部４０ｂと、第１コイル状部４０ｂに対して、環状芯部４０ａの対向する位置（異なる半径位置）に配置されたトランス４０の２次側コイル（２次巻き線）である第２コイル状部４０ｃと、からなる。ここで、第１コイル状部４０ｂは巻き数Ｎ１であり、第２コイル状部４０ｃは巻き数Ｎ２であるとする。
【００１２】
トランス４０（電圧変換部）の第１コイル状部４０ｂには、前述したように１次電流Ｉ１が流れて、第２コイル状部４０ｃには、前述したように２次電流Ｉ２が流れるものとする。そして、第１コイル状部４０ｂの巻き数はＮ１であり、第２コイル状部４０ｃの巻き数はＮ２であるから、２次電流Ｉ２の大きさは、（式１）のようになる。
Ｉ２＝Ｉ１＊（Ｎ２／Ｎ１）                                （式１）
【００１３】
このトランス４０（電圧変換部）は、４層構造からなる多層回路基板１０の内部に埋め込まれている。次に、図３（ａ）〜（ｄ）を用いて、トランス４０が埋め込まれた多層回路基板１０の内部構造について説明する。
【００１４】
図３（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ、多層回路基板１０の断面構造を示す断面図であり、図３（ａ）は、図２の切断線Ａ−Ａに対応する位置の断面構造を示す。図３（ｂ）は、図２の切断線Ｂ−Ｂに対応する位置の断面構造を示す。図３（ｃ）は、図２の切断線Ｃ−Ｃに対応する位置の断面構造を示す。そして、図３（ｄ）は、図２の切断線Ｄ−Ｄに対応する位置の断面構造を示す。
【００１５】
多層回路基板１０は、図３（ａ）に示すように、積層された配線層Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃ，Ｌｄと、各配線層の間に形成された絶縁層Ｍａ，Ｍｂ，Ｍｃとからなる。
【００１６】
配線層Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃ，Ｌｄには、実際の回路構成を実現するための配線パターンが形成されている。絶縁層Ｍａ，Ｍｂ，Ｍｃは、配線層Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃ，Ｌｄの各層に形成された配線同士が接触しないように設けられた、電気を通さない層である。
【００１７】
多層回路基板１０の配線層Ｌｂ，Ｌｃの内部には、それぞれ、同じ形状、同じサイズを有する２枚の環状芯部４０ａ１，４０ａ２が埋め込まれている。環状芯部４０ａ１，４０ａ２は、ともに、矩形状の断面を有して環状に形成されている。
【００１８】
そして、図３（ａ）に示すように、配線層Ｌｂ，Ｌｃに沿って、環状芯部４０ａ１，４０ａ２が埋め込まれる。
【００１９】
また、図３（ｂ），（ｃ）に示すように、環状芯部４０ａ１，４０ａ２の中には、第１コイル状部４０ｂを形成するコイルが巻き付けられる領域と第２コイル状部４０ｃを形成するコイルが巻き付けられる領域とが、それぞれ形成される。
【００２０】
さらに、配線層Ｌａの中には、図３（ｂ）に示すように、配線パターンＲ１ａと配線パターンＲ２ａがそれぞれ形成されている。これらの配線パターンＲ１ａ，Ｒ２ａは、それぞれ、以下に説明するように配線層Ｌｄと接続されて、環状芯部４０ａ１，４０ａ２の断面を取り囲む。
【００２１】
ここで、多層回路基板１０には、表面側から裏面側に向かって複数の貫通孔部が開孔されている。この貫通孔部をスルーホールと呼ぶ。図３（ｂ）の場合、配線層Ｌａに形成された配線パターンＲ１ａの一部にスルーホールＨｂ１が形成されて、配線層Ｌａに形成された配線パターンＲ２ａの一部にスルーホールＨｃ１が形成されている。
【００２２】
これらのスルーホールＨｂ１，Ｈｃ１の表面（貫通孔部の内表面）には銅等のメッキが施されており、多層回路基板１０の最表面の配線層Ｌａ（以後、表面配線層Ｌａと呼ぶ）に形成された配線パターンＲ１ａと最裏面の配線層Ｌｄ（以後、裏面配線層Ｌｄと呼ぶ）に形成された配線パターンＲ１ｂとが、スルーホールＨｂ１によって電気的に接続されている。また、配線層Ｌａに形成された配線パターンＲ２ａと配線層Ｌｄに形成された配線パターンＲ２ｂとが、スルーホールＨｃ１によって電気的に接続されている。
【００２３】
さらに、図３（ｃ）に示すように、第１コイル状部４０ｂを形成する配線パターンＲ１ｃには、スルーホールＨａ２とスルーホールＨｂ２が形成される。そして、配線パターンＲ１ｃと配線パターンＲ１ｄがスルーホールＨａ２で電気的に接続されて、配線パターンＲ１ｃと配線パターンＲ１ｅがスルーホールＨｂ２で電気的に接続される。
【００２４】
また、図３（ｃ）に示すように、第２コイル状部４０ｃを形成する配線パターンＲ２ｃには、スルーホールＨｃ２とスルーホールＨｄ２が形成される。そして、配線パターンＲ２ｃと配線パターンＲ２ｄがスルーホールＨｃ２で電気的に接続されて、配線パターンＲ２ｃと配線パターンＲ２ｅがスルーホールＨｄ２で電気的に接続される。
【００２５】
ここで、図３には図示しないが、図３（ｂ）に示す配線パターンＲ１ｂと、図３（ｃ）に示す配線パターンＲ１ｄとは、配線層Ｌｄの内部で互いに接続されている。また、図３（ｂ）に示す配線パターンＲ２ｂと、図３（ｃ）に示す配線パターンＲ２ｅとは、配線層Ｌｄの内部で互いに接続されている。
【００２６】
従って、図３（ｂ）の配線パターンＲ１ａに流れ込んだ１次電流Ｉ１は、配線パターンＲ１ａ，スルーホールＨｂ１，配線パターンＲ１ｂを経て、図３（ｃ）の配線パターンＲ１ｄ，スルーホールＨａ２，配線パターンＲ１ｃ，スルーホールＨｂ２，配線パターンＲ１ｅの順に流れる。
【００２７】
すなわち、第１コイル状部４０ｂにおいて、表面配線層Ｌａと裏面配線層Ｌｄとは、交互にコイル状に接続される。そして、この表面配線層Ｌａと裏面配線層Ｌｄとの交互接続回数が、第１コイル状部４０ｂの巻き数Ｎ１に対応する。
【００２８】
同様にして、図３（ｂ）の配線パターンＲ２ａに流れ込んだ２次電流Ｉ２は、配線パターンＲ２ａ，スルーホールＨｃ１，配線パターンＲ２ｂを経て、図３（ｃ）の配線パターンＲ２ｅ，スルーホールＨｄ２，配線パターンＲ２ｃ，スルーホールＨｃ２，配線パターンＲ２ｄの順に流れる。
【００２９】
すなわち、第２コイル状部４０ｃにおいて、表面配線層Ｌａと裏面配線層Ｌｄとは、交互にコイル状に接続される。そして、この表面配線層Ｌａと裏面配線層Ｌｄとの交互接続回数が、第２コイル状部４０ｃの巻き数Ｎ２に対応する。
【００３０】
このようにして、多層回路基板１０の中には、１次電流Ｉ１が流れる巻き数Ｎ１の第１コイル状部４０ｂと、２次電流Ｉ２が流れる巻き数Ｎ２の第２コイル状部４０ｃとを有して、環状芯部４０ａ１，４０ａ２を備えたトランス４０（電圧変換部）が構成される。
【００３１】
なお、第１コイル状部４０ｂを構成する巻き線は、図３（ｃ）に示す配線パターンＲ１ｅを経て、図３（ｄ）に示す配線パターンＲ１ｍに接続され、その後グランド（アース）に繋がる。そして、第２コイル状部４０ｃを構成する巻き線は、図３（ｃ）に示す配線パターンＲ２ｄを経て、図３（ｄ）に示す配線パターンＲ１ｎに接続され、その後グランド（アース）に繋がる。
[実施例１の作用の説明]
【００３２】
次に、実施例１の具体的な作用について、図１を用いて説明する。
【００３３】
（警告灯点灯時の作用の説明）まず、警告灯２０が正常に動作している場合の車両用警告灯制御回路５０の作用について説明する。
【００３４】
図１に非図示の車両が、燃料残量低下，サイドブレーキ戻し忘れ等の警告灯２０を点灯する必要があることをＣＰＵ３０が検出すると、ＣＰＵ３０は、警告灯２０を点灯させる信号を出力する。この信号によってトランジスタＴｒがＯＮ状態となって、警告灯２０には図１に非図示の直流電源が印加されて、警告灯２０が点灯する。このとき、警告灯２０には、例えば２０ｍＡ程度の電流が流れる。
【００３５】
この電流は１次電流Ｉ１として、トランス４０（電圧変換部）の第１コイル状部４０ｂに流れる。そして、トランス４０（電圧変換部）の第２コイル状部４０ｃには、コイルの巻き数比Ｒ（＝Ｎ２／Ｎ１）に応じた２次電流Ｉ２が流れる。
【００３６】
この２次電流Ｉ２は、電流検出部６０を構成する抵抗Ｒｂに流れる。したがって、抵抗Ｒｂには２次電流Ｉ２による電圧降下（Ｉ２Ｒｂ）が発生する。
【００３７】
そして、ＣＰＵ３０は、警告灯２０を点灯する必要がある状態のときに、抵抗Ｒｂに所定の電圧降下が発生したことを検出して、警告灯２０が正常に動作しているものと判断する。なお、所定の電圧降下とは、前述した電圧降下（Ｉ２Ｒｂ）に相当する量であり、この値は事前に想定できるため、抵抗Ｒｂにおける電圧降下をＣＰＵ３０においてしきい値処理することによって容易に判定することができる。
【００３８】
（警告等故障時の作用の説明）次に、回路の断線等の故障が発生して、警告灯２０が正常に動作していない場合の車両用警告灯制御回路５０の作用について説明する。
【００３９】
ＣＰＵ３０が、警告灯２０を点灯する必要のある状態にあることを検出すると、前述した通りに、ＣＰＵ３０は警告灯２０を点灯させる信号を出力する。このとき、警告灯２０を駆動する回路に断線が生じて、警告灯２０が点灯しなかったものとする。
【００４０】
このとき、警告灯２０が点灯しないため、トランス４０（電圧変換部）の第１コイル状部４０ｂには１次電流Ｉ１が流れない。したがって、トランス４０（電圧変換部）の第２コイル状部４０ｃには２次電流Ｉ２が流れない。
【００４１】
すなわち、電流検出部６０を構成する抵抗Ｒｂにおける電圧降下が発生しない。このときＣＰＵ３０は、警告灯２０を点灯する必要がある状態であるときに、抵抗Ｒｂに所定の電圧降下が発生しないことから、警告灯２０の点灯回路に断線等の故障が発生したと判断する。
【００４２】
そして、必要に応じて、図１に非図示のワーニングランプを点灯させる等によって、警告灯２０に故障が発生したことを車両の乗員に伝達する。
[実施例１の変形例の説明]
【００４３】
次に、実施例１の変形例について、図４を用いて説明する。この変形例は、実施例１で説明したトランス４０（電圧変換部）の代わりに、図４に示すトランス４２（電圧変換部）を有する多層回路基板１２を用いて車両用警告灯制御回路を構成した例である。
【００４４】
すなわち、実施例１においては、トランス４０（電圧変換部）の第１コイル状部４０ｂと第２コイル状部４０ｃは、図２に示すように、環状芯部４０ａの対向する位置（異なる半径位置）に配置されていたが、変形例では、図４に示すように、トランス４２（電圧変換部）の第１コイル状部４０ｂと第２コイル状部４０ｄは、環状芯部４０ａの断面を取り囲むように、約９０度の角度差をもって、環状芯部４０ａの異なる半径位置に配置されている。
【００４５】
このように、環状芯部４０ａの周りに設置される第１コイル状部４０ｂと第２コイル状部４０ｃ（４０ｄ）の位置関係が変わっても、トランス４０（４２）は等しい電圧比で昇圧または降圧を行う。
【００４６】
このように、環状芯部４０ａの断面を取り囲むように設置する第１コイル状部４０ｂと第２コイル状部４０ｃ（４０ｄ）の位置関係に制約はなく、多層回路基板１０，１２の中のスペースに応じて、適宜、第１コイル状部４０ｂと第２コイル状部４０ｃ（４０ｄ）を設置する位置を決定すればよい。
【００４７】
以上説明したように、実施例１に係る多層回路基板１０を用いた車両用警告灯制御回路５０によれば、複数の配線層Ｌｉ（ｉ＝ａ，ｂ，…，ｄ）のうち、中間層である配線層Ｌｂ，Ｌｃの少なくとも１層に、配線層Ｌｉに沿う環状芯部４０ａ（４０ａ１，４０ａ２）を設置して、さらに、この環状芯部４０ａの異なる径方向に対向する位置に、それぞれ、環状芯部４０ａの外周を取り囲むように、表面配線層Ｌａと裏面配線層Ｌｄとをコイル状に交互に接続する第１コイル状部４０ｂと第２コイル状部４０ｃとを形成する。こうして形成された第１コイル状部４０ｂに電流（１次電流Ｉ１）が流れると、第１コイル状部４０ｂの巻き数Ｎ１と第２コイル状部４０ｃの巻き数Ｎ２の比率（Ｎ２／Ｎ１）に応じた大きさの２次電流Ｉ２が第２コイル状部４０ｃに流れる。この第２コイル状部４０ｃに流れる２次電流Ｉ２の大きさを電流検出部６０が検出して、検出された電流（２次電流Ｉ２）の大きさに基づいて、第１コイル状部４０ｂに流れる１次電流Ｉ１の大きさを測定するため、多層回路基板１０の表面に沿って流れる１次電流Ｉ１の大きさを容易に計測することができる。
【００４８】
また、実施例１に係る多層回路基板１０を用いた車両用警告灯制御回路５０によれば、第１コイル状部４０ｂ（第２コイル状部４０ｃ）は、表面配線層Ｌａと裏面配線層Ｌｄとを、スルーホールＨｂ１，Ｈａ２，Ｈｂ２，…（Ｈｃ１，Ｈｄ２，Ｈｃ２，…）によって接続することによって構成されるため、多層回路基板１０上に任意の巻き数のコイル状部４０ｂ（４０ｃ）を容易に形成することができる。
【００４９】
さらに、実施例１に係る多層回路基板１０を用いた車両用警告灯制御回路５０は、第１コイル状部４０ｂを流れる１次電流Ｉ１の大きさに基づいて決定される、第１コイル状部４０ｂにおける表面配線層Ｌａと裏面配線層Ｌｄとの交互接続回数（巻き数Ｎ１）と、第２コイル状部４０ｃにおける表面配線層Ｌａと裏面配線層Ｌｄとの交互接続回数（巻き数Ｎ２）と、の比率（巻き数比Ｒ＝Ｎ２／Ｎ１）を有するため、第１コイル状部４０ｂを流れる１次電流Ｉ１の大きさに応じた２次電流Ｉ２を第２コイル状部４０ｃに流すことができる。そのため、トランス４０（電圧変換部）の２次側に、２次電流Ｉ２を検出する際の抵抗Ｒｂの発熱を最小限に抑えた電流検出部６０を構成することができる。
【００５０】
なお、実施例において、環状芯部４０ａ１，４０ａ２は、多層回路基板１０の配線層Ｌｂ，Ｌｃの内部に埋め込んだが、これは、例えば、絶縁層Ｍｂ，Ｍｃの内部に埋め込んでも構わない。また、互いに接している配線層Ｌｂと絶縁層Ｍｂの内部に埋め込んでも構わない。
【００５１】
以上、この発明の実施例を図面により詳述してきたが、実施例はこの発明の例示にしか過ぎないものであるため、この発明は実施例の構成にのみ限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があってもこの発明に含まれることは勿論である。
【符号の説明】
【００５２】
１０                          多層回路基板
４０ａ，４０ａ１，４０ａ２    環状芯部
４０ｂ                        第１コイル状部
４０ｃ                        第２コイル状部
Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃ，Ｌｄ        配線層
Ｍａ，Ｍｂ，Ｍｃ              絶縁層
Ｒ１ａ，Ｒ１ｂ，Ｒ１ｃ，Ｒ１ｄ，Ｒ１ｅ，Ｒ１ｍ，Ｒ１ｎ      配線パターン
Ｒ２ａ，Ｒ２ｂ，Ｒ２ｃ，Ｒ２ｄ，Ｒ２ｅ                      配線パターン
Ｈａ２，Ｈｂ１，Ｈｂ２，Ｈｃ１，Ｈｃ２，Ｈｄ２              スルーホール
Ｉ１      １次電流
Ｉ２      ２次電流
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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