(57)【要約】【課題】安価な、耐久性のよいサージ電流保護プリント基板を提供する。【解決手段】空間距離Ｊが予め定められた距離を有する第１及び第２のジャンパ線１０Ａ，１０Ｂと、一対の第１の端部のプリント基板に対する設置位置を結ぶ最短の直線を横断するように、予め定められた長さの周を有する、プリント基板に設けられた貫通孔１２と、を備える。第１のジャンパ線１０Ａの設置位置と貫通孔１２との第１の最短距離をもたらす、貫通孔１２の周上の始点１５Ａと、第２のジャンパ線１０Ｂの設置位置と貫通孔１２との第２の最短距離をもたらす、貫通孔１２の周上の終点１５Ｂとの最短距離の孔幅Ｐが、空間距離Ｊよりも大きい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリント基板の銅パターンに電気的に接続し、空間距離Ｊの放電間隙を有して略同一直線上に対向して配置された一対の第１及び第２の導体と、
前記放電間隙の直下のプリント基板に設けられた貫通孔と、を備えるサージ電流保護プリント基板であって、
前記放電間隙の中間点の略直下に前記貫通孔の中心が位置し、
前記貫通孔の中心を通る径の最短距離の孔幅Ｐが空間距離Ｊよりも大きい、ことを特徴とするサージ電流保護プリント基板。
【請求項２】
プリント基板の銅パターンに電気的に第１の端部を接続し、第１の端部の他端である第２の端部と直線的に対向して、予め定められた間隔である空間距離Ｊを形成する第１及び第２の導体と、
一対の前記第１の端部の前記プリント基板に対する設置位置を結ぶ最短の直線を横断するように、予め定められた長さの周を有する、プリント基板に設けられた貫通孔と、
を備えるサージ電流保護プリント基板。
【請求項３】
第１の導体の前記設置位置と前記貫通孔との第１の最短距離をもたらす前記周上の始点と、
第２の導体の前記設置位置と前記貫通孔との第２の最短距離をもたらす前記周上の終点との最短距離の孔幅Ｐが、前記空間距離Ｊよりも大きいことを特徴とする請求項２に記載のサージ電流保護プリント基板。
【請求項４】
前記第１及び第２の導体の前記プリント基板に対する設置位置を結ぶ最短の直線に直交する方向に、前記貫通孔の長軸が位置するように前記貫通孔を配置したことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のサージ電流保護プリント基板。
【請求項５】
前記第１および第２の導体の各設置位置を結ぶ直線と直交する直線上に、前記貫通孔の中心が位置するように前記貫通孔を配置したことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のサージ電流保護プリント基板。
【請求項６】
前記空間距離が２．３ｍｍ以上の距離を有し、
第１の導体の前記設置位置と前記貫通孔との第１の最短距離と、
第２の導体の前記設置位置と前記貫通孔との第２の最短距離と、
前記周上の第１の最短距離をもたらす始点と前記周上の第２の最短距離をもたらす終点とを結ぶ、前記周における最短距離と、
を加えた長さである沿面距離が３．６２ｍｍ以上である、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のサージ電流保護プリント基板。
【請求項７】
前記空間距離が２．３ｍｍ以上４ｍｍ以下の距離を有し、
第１の導体の前記設置位置と前記貫通孔との第１の最短距離と、
第２の導体の前記設置位置と前記貫通孔との第２の最短距離と、
前記周上の第１の最短距離をもたらす始点と前記周上の第２の最短距離をもたらす終点とを結ぶ、前記周における最短距離と、
を加えた長さである沿面距離が３．６２ｍｍ以上である、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のサージ電流保護プリント基板。
【請求項８】
前記導体が金属のジャンパ線から形成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項に記載のサージ電流保護プリント基板。
【請求項９】
１本の導体の両端を、プリント基板に設けられた二つの導体取り付け穴に挿通し、
前記導体の両端を前記プリント基板の銅パターンに半田付けし、
前記導体を切断して予め定められた空間距離Ｊを有する放電間隙を形成する、
ことを特徴とするサージ電流保護プリント基板の製造方法。
【請求項１０】
２本の導体のそれぞれの第１の端部を、プリント基板に設けられた二つの導体取り付け穴に挿通し、
前記２本の導体のそれぞれの第２の端部を、予め定められた空間距離Ｊを有する放電間隙を形成するように略同一直線上に対向して配置し、
前記２本の導体のそれぞれの第１の端部を前記プリント基板の銅パターンに半田付けする、
ことを特徴とするサージ電流保護プリント基板の製造方法。
【請求項１１】
前記空間距離が２．３ｍｍ以上４ｍｍ以下であることを特徴とする、請求項９又は請求項１０に記載のサージ電流保護プリント基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サージ電流から回路を保護する機構を備えたプリント基板であるサージ電流保護プリント基板に係り、特に貫通孔を設けることにより沿面距離を大きくしたサージ電流保護プリント基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、雷などのサージ電流から回路を保護する種々の技術が提案されている。例えば、バリスタやガスアレスタなどの電子部品を回路に実装し、サージ電流を吸収させる技術が提案されている。しかし、この技術においては回路の製造コストが高くなるという問題点があった。
【０００３】
また、回路の銅パターンによってスパークギャップを設ける技術が提案されている。しかし、この技術においてはサージ電流が発生するたびにスパークギャップを構成する銅パターンが劣化し、次第に信頼性が落ちるという問題点があった。
【０００４】
これらの点に関し、金属ピンによってスパークギャップを設け、この金属ピンを設置するプリント基板のこの金属ピン設置部位に、絶縁体によって形成された部材を設けることにより、回路を保護する技術が提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００５】
さらに、ジャンパ線によってスパークギャップを設け、このジャンパ線の先端をジャンパ線毎にプリント基板に設けた貫通孔に挿入する技術が提案されている（例えば、特許文献２）。
【特許文献１】特開２００４−２９６２９３号公報
【特許文献２】特開平１１−３０７２２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に記載の技術においては、絶縁体によって形成されたベース部材に金属ピンを一体形成する材料費と製造コストが上昇するという問題点があった。
【０００７】
また、特許文献２に記載の技術においては、ジャンパ線を折り曲げ、貫通孔を二つ設け、この貫通孔にジャンパ線の先端が挿入されるようにジャンパ線をプリント基板に取り付けなければならず、製造工数がかかるという問題点があった。
【０００８】
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、簡易で安価なサージ電流保護プリント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】
【０００９】
この目的を達成するために本発明は、プリント基板の銅パターンに電気的に第１の端部を接続し、第１の端部の他端である第２の端部と略同一直線上に対向して、予め定められた間隔である空間距離を形成する第１及び第２の導体と、一対の第１の端部のプリント基板に対する設置位置を結ぶ最短の直線上に、予め定められた長さの周を有する貫通孔と、を備えるサージ電流保護プリント基板を提供する。
【００１０】
また本発明は、１本の導体の両端を、プリント基板に設けられた二つの導体取り付け穴に挿通し、この導体の両端をプリント基板の銅パターンに半田付けし、この導体を切断して予め定められた空間距離Ｊを有する放電間隙を形成する、ことを特徴とするサージ電流保護プリント基板の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、本実施形態のサージ電流保護プリント基板は、予め定められた空間距離の放電間隙を形成する第１及び第２の導体と、一対の第１の端部のプリント基板に対する設置位置を結ぶ最短の直線を横断するように、予め定められた長さの周を有する貫通孔と、を備える。このため、本実施形態のサージ電流保護プリント基板は、長い沿面距離の確保とプリント基板への回路の配線パターン配置の効率化を両立でき、安価に製造でき、耐久性の優れた放電間隙を形成できるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明によるサージ電流保護プリント基板の一実施の形態を、図面を用いて詳細に説明する。
【００１３】
＜実施形態の詳細＞
＜サージ電流保護プリント基板の構成＞
図１は本実施形態のサージ電流保護プリント基板の概要を示した上面図である。図１に示すように、サージ電流保護プリント基板は、プリント基板１３の銅パターン１１Ｇ，１１Ｌに電気的に第１の端部を接続し、第１の端部の他端である第２の端部が略同一直線上に対向して予め定められた間隔である空間距離Ｊ（図２（ａ）参照。）を形成するする第１及び第２の導体１０Ａ，１０Ｂと、一対の第１の端部のプリント基板に対する設置位置を結ぶ最短の直線を横断するように、予め定められた長さの周を有する、プリント基板に設けられた貫通孔１２と、を備える。すなわち、空間距離Ｊの放電間隙に近接して貫通孔１２が配設されている。
【００１４】
図１に示した貫通孔１２は長円形長孔としたが、その形状を問わない。この長円形長孔の形状である長円形は、長手方向の最長距離を長径、この長径方向の中心線Ｓに直交する最長距離を短径とし、短径×長径で表記される。
【００１５】
長円形の長軸は長円形の長手方向の中心線に一致する。長円形の短軸はこの長軸の中心点においてこの長軸と直交する線分である。長円形の中心とは、長軸と短軸の交点をいう。したがって、図２に示した孔幅Ｐは、長円形長孔の短軸の長さである短径に相当する。また、長径と短径が一致すると貫通孔１２の形状は円となる。
【００１６】
さらに、本実施形態における貫通孔１２の配置は、以下に述べる条件を満たす範囲において任意に設定できる。つまり、第１および第２の導体１０Ａ、１０Ｂの各設置位置を結ぶ直線が延びる方向と同一方向に貫通孔１２の短軸あるいは最短の孔幅Ｐを配し、第１および第２の導体１０Ａ、１０Ｂが形成する放電間隙の中間点の略直下に貫通孔１２の中心を配設する。換言すれば、第１および第２の導体１０Ａ、１０Ｂの各設置位置を結ぶ直線と直交する方向に貫通孔１２の長手方向の長軸を配設する。
【００１７】
ここで、放電間隙の中間点の略直下とは、プリント基板１３を第１及び第２の導体１０Ａ，１０Ｂの一対の第１の端部の側から見た場合の下側をさす。
【００１８】
図１において銅パターン１１Ｇはグランドを示している。すなわち、導体１０Ａ，１０Ｂのうち一方はグランドに接続している。銅パターン１１Ｇ，１１Ｌは、プリント基板１３の第１及び第２の導体１０Ａ，１０Ｂの第２の端部に面する面と対向する面に設けられていてもよい。導体１０Ａ，１０Ｂは線材であり、望ましくは導電性の金属によって形成される。例えば、導体１０Ａ，１０Ｂは錫メッキ銅線からなるジャンパ線により形成される。本実施形態においては、以降、導体１０Ａ，１０Ｂをジャンパ線１０Ａ，１０Ｂと呼称する。
【００１９】
図２は、本実施形態のサージ電流保護プリント基板の、図１のＸ−Ｘ線における断面図である。図２（ａ）に示すように、本実施形態のサージ電流保護プリント基板は、第１のジャンパ線１０Ａの設置位置と貫通孔１２との第１の最短距離をもたらす、貫通孔１２の周上の始点１５Ａと、第２のジャンパ線１０Ｂの設置位置と貫通孔１２との第２の最短距離をもたらす、貫通孔１２の周上の終点１５Ｂとの最短距離である孔幅Ｐが、空間距離Ｊよりも大きいことを特徴とする。或いは、貫通孔１２の中心を通る径の最短距離の孔幅Ｐが空間距離Ｊよりも大きい、ことを特徴とする。孔幅Ｐは、貫通孔が円形の場合、貫通孔の直径に相当する。
【００２０】
図２（ａ）は、銅パターン１１Ｇ，１１Ｌがプリント基板１３の第１及び第２のジャンパ線１０Ａ，１０Ｂの第２の端部に面する面と対向する面、すなわち裏面に設けられている例を示している。第１及び第２のジャンパ線１０Ａ，１０Ｂの第１の端部は銅パターン１１Ｇ，１１Ｌに半田１４によって電気的に接続される。
【００２１】
なお、図２（ｂ）に示すように、本実施形態のサージ電流保護プリント基板は、第１及び第２のジャンパ線１０Ａ，１０Ｂの第２の端部とプリント基板１３との間に間隙２１を設けてもよい。
【００２２】
また、本実施形態のサージ電流保護プリント基板は、プリント基板１３の銅パターン１１Ｇ，１１Ｌに電気的に接続し、空間距離Ｊの放電間隙を有して対向して略同一直線上に配置された一対の第１及び第２のジャンパ線１０Ａ，１０Ｂと、この放電間隙の直下のプリント基板１３に設けられた貫通孔１２を備える。貫通孔１２は孔幅Ｐを形成している。さらに、本実施形態のサージ電流保護プリント基板は、この放電間隙の中間点の略直下に貫通孔１２の中心が位置し、孔幅Ｐが空間距離Ｊよりも大きくなるように構成されている。
【００２３】
また、本実施形態のサージ電流保護プリント基板においては、配線パターンの効率化・省スペース化が無視できるのであれば「空間距離Ｊ＜放電間隙直下に配設する孔幅Ｐ」の関係を保ちながら、第１および第２の導体１０Ａ、１０Ｂの各設置位置を結ぶ直線である設置位置間直線上、或いは放電間隙の中間点において、この設置位置間直線と直交する直線上の任意の位置に貫通孔１２の中心が位置するように貫通孔１２を配置してもよい。
【００２４】
ここで、放電間隙の直下とは、プリント基板１３を第１及び第２のジャンパ線１０Ａ，１０Ｂの一対の第１の端部の側から見た場合の下側をさす。
【００２５】
図３は、第１及び第２のジャンパ線１０Ａ，１０Ｂの設置位置と貫通孔１２との位置関係を示す図である。本実施形態のサージ電流保護プリント基板は、第１のジャンパ線１０Ａの設置位置３１と貫通孔１２との第１の最短距離３２と、第２のジャンパ線１０Ｂの設置位置３３と貫通孔１２との第２の最短距離３４と、貫通孔１２の周上の第１の最短距離３２をもたらす始点１５Ａと貫通孔１２の周上の第２の最短距離３４をもたらす終点１５Ｂとを結ぶ、貫通孔１２の周における最短距離３５と、を加えた長さである沿面距離が３．２ｍｍ以上である、ことを特徴とする。
【００２６】
ここで数値について説明する。例えば国際電気標準会議による規格であるＩＥＣ６０９５０、或いは日本工業標準調査会による規格であるＪＩＳＣ６０６５に示されるように、動作電圧が２００Ｖの場合、安全に絶縁するための空間距離は２．０ｍｍである。これに加算空間距離０．３ｍｍを加えて２．３ｍｍが求まる。よって、空間距離Ｊは２．３ｍｍ以上であることが望ましい。
【００２７】
次に孔幅Ｐについて説明する。貫通孔１２の周が沿面距離として機能するためには貫通孔１２の幅或いは直径が空間距離Ｊより大きくなければならない。この貫通孔１２の幅は貫通孔１２が長円形長孔である場合、短軸の長さの短径となる。貫通孔１２の周が最小となる場合は貫通孔１２が円形である場合である。よって、孔幅Ｐは２．３ｍｍより大きくなければならない。
【００２８】
次に、沿面距離について説明する。貫通孔１２が円形状の場合、貫通孔１２の周における最短距離３５は、直径２．３ｍｍの円の円周の２分の１の約３．６１１ｍｍより大きい値となる。沿面距離は、貫通孔１２の周における最短距離３５の３．６１１ｍｍに、第１の最短距離３２と第２の最短距離３４との最小値を加え、３．６２ｍｍとなる。
【００２９】
次に、空間距離Ｊの最大値について説明する。ＩＥＣ６０９５０に示されるように、動作電圧が２００Ｖの場合、安全に絶縁するための空間距離は２．０ｍｍである。一方、４００Ｖの場合、安全に絶縁するための空間距離は３．０ｍｍである。動作電圧と安全に絶縁するための空間距離は４００Ｖ付近にて略比例する。よって、空間距離Ｊを４ｍｍ以上にしてしまうと６００Ｖ、過渡定格５０００Ｖでも絶縁され、放電が起こらず基板の回路が保護されない。従って、空間距離Ｊは４ｍｍ以下が望ましい。
【００３０】
次に、第１及び第２のジャンパ線１０Ａ，１０Ｂの設置位置について説明する。図４は、第１及び第２のジャンパ線１０Ａ，１０Ｂの設置位置を示した回路図である。図４に示すように、本実施形態のサージ電流保護プリント基板は、例えば電源コンセントなどの交流電源に接続するＡＣ部４６と、例えばダイオードブリッジ４５などを含む整流回路を備える。交流電源のＬＩＶＥ４１とＮＥＵＴＲＡＬ４２はそれぞれコンデンサ４３Ｌ、４３Ｎを介してグランド４４に接地している。
【００３１】
第１及び第２のジャンパ線１０Ａ，１０Ｂは、電源コンセント側（入力端子）に近い（矢印Ａに示す）位置、すなわちＬＩＶＥ４１とグランド４４間に設けることが望ましい。また、第１及び第２のジャンパ線１０Ａ，１０Ｂは、矢印Ｂに示す位置、すなわちＮＥＵＴＲＡＬ４２とグランド４４間に設けてもよい。
【００３２】
＜サージ電流保護プリント基板の製造方法＞
（第１の製造方法）
図５は、本実施形態のサージ電流保護プリント基板の第１の製造方法を示した図である。図５（ａ）に示すように、本実施形態のサージ電流保護プリント基板の第１の製造方法においては、まず、１本の湾曲したジャンパ線１０Ｃの両端を、プリント基板１３に設けられた二つの導体取り付け穴５１に挿通する。１本の湾曲したジャンパ線１０Ｃは、金属によって形成されたジャンパ線を用いる。このジャンパ線は、例えば錫メッキ銅線等が好適である。本実施形態のサージ電流保護プリント基板には前述のように、銅パターン１１Ｌ、１１Ｇ間に孔幅Ｐの貫通孔１２が配設されている。
【００３３】
次に、図５（ｂ）に示すように、ジャンパ線１０Ｃの両端をプリント基板１３の銅パターン１１Ｇ，１１Ｌに半田付けする。ジャンパ線１０Ｃは半田１４により、プリント基板１３に設けられた貫通孔１２を跨ぐように取り付けられる。
【００３４】
次に、ジャンパ線１０Ｃを切断して予め定められた放電間隙を形成する。
【００３５】
ここで、切断する放電間隙の長さＪ０は、上述した空間距離Ｊと孔幅Ｐの関係を満たすように定められる。例えば、空間距離Ｊは２．３ｍｍ以上４ｍｍ以下であることが望ましい。なお、本製造方法によれば、動作電圧等の条件に応じて放電間隙の長さＪ０を適宜調整することが容易である。
【００３６】
この放電間隙の中間点の略直下に孔幅Ｐの中間点Ｏが位置し、孔幅Ｐが空間距離Ｊよりも大きくなるように構成する。
【００３７】
（第２の製造方法）
本実施形態のサージ電流保護プリント基板の第２の製造方法においては、まず、２本の湾曲した導体のそれぞれの第１の端部を、プリント基板１３に設けられた二つの導体取り付け穴５１に挿通する。２本の湾曲した導体は、金属によって形成されたジャンパ線を用いることが好適である。
【００３８】
次に、２本の導体のそれぞれの第２の端部を、予め定められた空間距離Ｊを有する放電間隙を形成するように配置する。
【００３９】
次に、２本の導体のそれぞれの第１の端部をプリント基板１３の銅パターン１１Ｇ，１１Ｌに半田付けする。また、半田付け後に略同一直線上に対向するように修正しても良い。本実施形態のサージ電流保護プリント基板には前述のとおり、銅パターン１１Ｌ、１１Ｇ間に孔幅Ｐの貫通孔１２が配設されている。
【００４０】
ここで、放電間隙は、上述した空間距離Ｊと孔幅Ｐの関係を満たすように定められる。例えば、空間距離Ｊは２．３ｍｍ以上４ｍｍ以下であることが望ましい。
【００４１】
この放電間隙の中間点の略直下に孔幅Ｐの中間点Ｏが位置し、孔幅Ｐが空間距離Ｊよりも大きくなるように構成する。
【００４２】
＜サージ電流保護プリント基板の作用＞
本実施形態のサージ電流保護プリント基板は、空間距離Ｊが２．３ｍｍ以上の距離を有する。このため、公称電源電圧が３００Ｖ以下において、第１及び第２のジャンパ線１０Ａ，１０Ｂは安全に絶縁される。しかし、これ以上の電圧が印加されると、放電が起こる。
【００４３】
また、本実施形態のサージ電流保護プリント基板は、空間距離Ｊが４ｍｍ以下の距離を有する。このため、サージ電流を効率よく放電させることができる。なお、空間距離Ｊが４ｍｍの場合、５０００Ｖ以上のサージを放電する。空間距離Ｊを小さくすれば、より小さい電圧においても放電するように構成することができる。
【００４４】
本実施形態のサージ電流保護プリント基板は、沿面距離が３．６２ｍｍ以上である。この沿面距離は銅パターン間の動作電圧４００Ｖ〜６００Ｖを絶縁する沿面距離に相当しているため、安全に絶縁される。このような大きな沿面距離を配線パターンによって得ようとすれば、銅パターンの間隔が広くなり、プリント基板への回路の配置効率が悪化する。本実施形態のサージ電流保護プリント基板は、貫通孔１２を備えることにより、長い沿面距離の確保とプリント基板へ回路の配線パターン配置の効率化を両立している。
【００４５】
＜本実施形態の効果＞
以上述べたように、本実施形態のサージ電流保護プリント基板は、空間距離Ｊが予め定められた距離を有する第１及び第２の導体（例えば、ジャンパ線）１０Ａ，１０Ｂと、一対の第１の端部のプリント基板に対する設置位置を結ぶ最短の直線を横断するように、予め定められた長さの周を有する、プリント基板に設けられた貫通孔１２と、を備える。このため、本実施形態のサージ電流保護プリント基板は、長い沿面距離の確保とプリント基板へ回路の配線パターンの配置の効率化を両立でき、安価に製造でき、耐久性がよいという効果がある。
【００４６】
また、本実施形態のサージ電流保護プリント基板の製造方法は、１本のジャンパ線１０Ｃを半田付けしてから切断する。あるいは、本実施形態のサージ電流保護プリント基板の製造方法は、２本のジャンパ線を所定の空間距離を設けて配置してから半田付けする。このため、製造工程の簡略化が可能となるという効果がある。  
＜本発明の具体化における可能性＞
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。例えば、導体１０Ａ，１０Ｂに銅、或いはステンレス材等のプレス部品の端子を用いても良い。貫通孔の形状は、楕円あるいは長方形孔等であっても良い。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】
【００４７】
【図１】本実施形態のサージ電流保護プリント基板の概要を示した上面図である。
【図２】本実施形態のサージ電流保護プリント基板の、図１のＸ―Ｘ線における断面図である。
【図３】第１及び第２のジャンパ線１０Ａ，１０Ｂの設置位置と貫通孔１２との位置関係を示す図である。
【図４】第１及び第２のジャンパ線１０Ａ，１０Ｂの設置位置を示した回路図である。
【図５】本実施形態のサージ電流保護プリント基板の第１の製造方法を示した図である。
【符号の説明】
【００４８】
１１Ｌ，１１Ｇ：銅パターン、
１２：貫通孔、
１０Ａ，１０Ｂ：第１及び第２のジャンパ線、
１０Ｃ：ジャンパ線。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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