(57)【要約】【課題】  低温下でも使用でき、低消費電力でプリント配線板を保温でき、保温状態の動作確認が可能なプリント配線板を提供する。【解決手段】  基板内の任意の部分に通電により発熱する部品として独立にＬＥＤ（発光ダイオード、Light Emitting Diode）を実装した低温環境下でも使用できるプリント配線板。ＬＥＤが、チップ型であると好ましく、さらに、保温すべき部分に温度センサーを設けると好ましい。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板内の任意の部分に通電により発熱する部品として独立にＬＥＤ（発光ダイオード、Light Emitting Diode）を実装したことを特徴とする低温環境下でも使用できるプリント配線板。
【請求項２】
ＬＥＤが、チップ型である請求項１に記載の低温環境下でも使用できるプリント配線板。
【請求項３】
保温すべき部分に温度センサーを設けた請求項１または請求項２に記載の低温環境下でも使用できるプリント配線板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低温下でも動作できるようにした低温環境下でも使用できるプリント配線板に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリント配線板は、電気、情報分野の製品には必須の部品であり、使用されている条件もとても幅広い条件下に渡っている。使用される半導体が規定温度以上に上ると動作しなくなるため、半導体などの部品や実装される基板、収納される装置などの冷却は多種多様な方法で検討、適用されているが低温下での動作については余り返り見られていない。極低温下では、はんだなどの接続部の信頼性が鉛フリーに伴う錫純度の向上で懸念されている（例えば、非特許文献１参照）。また氷点付近では部品への氷結、結露などによるショートや、氷点以上でも高湿により絶縁性が劣化するなど電子部品の動作に悪影響を与えてしまう。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】「各種鉛フリーはんだの錫ペストに及ぼす微量添加元素の影響」、末永将一、吉村正明、池田勝彦、１１ｔｈ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ｏｎ “Ｍｉｃｒｏｊｏｉｎｉｎｇ ａｎｄ Ａｓｓｅｍｂｌｙ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ Ｅｌｅｃｔｏｒｎｉｃｓ”(論文集)、February 3-4, 2005 Yokohama、Ｍａｔｅ２００５（社）溶接学会
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
低温下でのはんだ接続の信頼性を改善するため高価な銀を配合したはんだや、異方導電フィルムなどを使用すると価格が高騰する。
また氷結対策として、ヒーター部品を配置して必要部分、もしくは全体を常時加温すれば結露や氷結などを防止できるが消費エネルギーが多くＣＯ２の低減につながらない。また加温がきちんと行われているかを確認する手段も別に必要になる。また結露しないようにワックスやグリースなどで部品を覆う方法もあるが価格や信頼性の点から十分ではない。
本発明は、低温下でも使用でき、低消費電力でプリント配線板を保温でき、保温状態の動作確認が可能なプリント配線板を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
すなわち本発明は、一定の温度に保温しておきたい部分の内部や近傍にＬＥＤ（発光ダイオード、Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）素子を実装させ、ＬＥＤ素子の高効率な熱変換を利用して保温を行なう。また、保温の有無はＬＥＤ素子の発光状況をモニター確認することで可能である。このことから加温のための消費エネルギーが少なく、保温状況の確認がＬＥＤの点灯で簡単に行なえるプリント配線板を提供するものである。
本発明は、［１］  基板内の任意の部分に通電により発熱する部品として独立にＬＥＤ（発光ダイオード、Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）を実装したことを特徴とする低温環境下でも使用できるプリント配線板である。
また、本発明は、［２］ＬＥＤが、チップ型である上記［１］に記載の低温環境下でも使用できるプリント配線板である。
さらに、本発明は、［３］保温すべき部分に温度センサーを設けた低温環境下でも使用できるプリント配線板である。
【発明の効果】
【０００６】
発熱する部品（ＬＥＤ）を熱源として基板温度を保持することにより、基板の信頼性を向上させることができ、かつ、使用電力量も小さく、通電の有無も目視等で簡便に確認することができる。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、本発明を説明する。
使用する基板は、ＧＥ４Ｆ（ガラス布基材エポキシ樹脂、ＪＩＳ  Ｃ６４８４（２００５年））やＧＩ１Ｆ（ガラス布基材ポリイミド樹脂、ＪＩＳ  Ｃ６４９３（１９９９）、Ｃ６４９０（１９９３年））やＧＴ１Ｆ（ガラス布基材ビスマレイミド、ＪＩＳ  Ｃ６５２０（１９９３））等の銅張り積層板に電気回路を形成する。
その際、加温が必要な部分の近傍もしくは内層に実装用のパターンを他の回路とは独立させて形成し発熱部品としてＬＥＤを実装する。「他の回路とは独立」とは、従来の照明用に用いるＬＥＤを実装した基板と区別するためであり、加温のために実装することを意味する。
内層部に実装する場合は内層基板にＬＥＤを実装後、ＧＥ４ＦやＧＩ１ＦやＧＴ１Ｆなどの各グレードに相当するプリプレグを使用して多層化する。多層化の際、使用するプリプレグのＬＥＤ実装した部分を予め穴あけ加工し基材が直接ＬＥＤに接触しない様にしておくと接続信頼性が良くなるので好ましい。多層化後、再度電気回路形成を行いプリント配線板とする。
【０００８】
実装するＬＥＤとしては、単色光タイプでも複合光タイプでもよい。周辺の有機樹脂の劣化の点からＬＥＤからの紫外線や短波長のの放射が少ないタイプが好ましい。形状は基板実装時の作業性から砲弾型よりチップ型が好ましい。実装するＬＥＤの数に制限は無く、高出力のＬＥＤを、少数使い実装面積を小さくする方法や、中低出力のＬＥＤを多く実装し、保温する範囲内の温度バラツキを小さくし全面的に保温をする方法や、それらを併用した方法がある。ＬＥＤを実装する場所に熱伝導を主たる目的で上下層を金属で接続したＩＶＨや平面方向に熱を伝導するためのパターンを回路設計上無理がなければ配置してもよい。保温すべき部分に温度センサーを設置し、そのセンサーによるＬＥＤへの電流制御やバイメタルなどの簡易的スイッチによる電流制御など必要ならば実施してもよい。
【実施例】
【０００９】
（実施例１）
以下を用いてプリント配線板を作製した。
ＦＲ−４グレード銅張り積層板(ＭＣＬ−Ｅ−６７、厚み１．６ｍｍ、銅箔厚み１８μｍ：日立化成株式会社製商品名)に縦２５ｍｍ、横２５ｍｍの部品実装用パターンを作製した。そのパターンの各コーナー部から０．３ｍｍ離れた部分にＬＥＤ実装用パターンも作製した。ＬＥＤ実装部に単光色ＬＥＤ(ＣＬ−１９４Ｓ：シチズン電子株式会社製商品名)を各１個(計４個)実装した。
【００１０】
（比較例１）
実施例１の実装パターンの各コーナー部から０．３ｍｍ離れた部分にＬＥＤ実装用パターンに替えて、ヒーター設置用のパターンに変更し、ヒーター(アルミナヒーター(板状)：京セラ株式会社製)を１個実装した以外は実施例１と同様にプリント配線板を作製した。
【００１１】
（比較例２）
実施例１の実装パターンのみでＬＥＤ実装用パターンは作製しなかったこと以外は実施例1と同様にプリント配線板を作製した。
【００１２】
（効果の確認）
実施例１及び比較例１〜２の各例で、
１）２５℃雰囲気下で部品実装パターン中央部が５０℃に恒常化するまで３時間放置後、５０℃を維持するのに加温しているか、していないかを確認し、加温している際の電力量を測定した。
２）プリント配線板を縦１１０ｍｍ、横１１０ｍｍ、高さ１０ｍｍの容器に入れる。容器には外側の空気が出入りできる様に直径１ｍｍの通気穴が４方の壁面の各々に５×２０穴（計１００穴）開けておく。これを３０℃、８０ＲＨ％の恒温恒湿槽中に２４時間放置して恒温恒湿とした。
恒温恒湿槽内にプリント配線板をいれたまま通電し、部品実装パターンが５０℃となるようにして３ｈｒ放置した。放置後のパット部周辺の温度を測定した。
その測定した温度及びその測定温度における相対湿度の値を使用して信頼性計算を実施した。信頼性計算はＪＰＣＡ規格-ＢＵ０１ビルドアップ配線板試験法に記載のアイリング(Ｅyriｎｇ)式で加速係数（反応速度定数）を計算した。実施例１で得られた加速係数を1とした場合の各例での加速係数を評価した。(温度および相対湿度以外は定数とする)
Ｅｙｒｉｎｇ式      Ｋ=Ｃ×exp（−Ｈ／ＲＴ）・exp（f（ＲＨ））・Ｖ
Ｋ：反応速度定数
Ｃ：比例定数
Ｈ：活性化エネルギー
Ｒ：ボルツマン定数
Ｔ：絶対温度
ｆ：湿度パラメータ
ＲＨ：相対湿度
Ｖ：印加電圧
・材料寿命は反応速度の逆数に比例するため加速数値は小さい方が、寿命が長い。
３）各例で作製したプリント配線板を−１０℃の雰囲気下に３時間放置した。
(実施例１、比較例１は、部品実装パターン部の温度が５０℃となるような加温設定を行う)
その後、３０℃、８０ＲＨ％の雰囲気下に移し１時間放置した。
放置後の実装パターン部に結露の発生などの外観観察を行った。
これらの測定、評価結果をまとめて表１に示した。
【００１３】
【表１】
2016009708.tif 000002
【００１４】
実施例１は、比較例１に対して使用電力量が少ない。また加温の有無も目視で簡便に確認できた。
実施例１は、比較例２に対して相対湿度が小さくなるため、信頼性計算の加速係数が小さいため材料寿命が長くなる。また低温の環境から高温湿度の環境に移動しても結露しにくい。