プリント基板
【課題】 クラックの発生を抑制するとともに、クラックが発生した場合でも、基材のグラファイト化の進行を抑止する。
【解決手段】 プリント基板１０は、電気部品２０が実装される基材１１を有している。基材１１の表面には導体パターン１３１が形成されており、基材１１の厚み方向に貫通したスルーホール１５に配置されたランド１３６と接合されている。ランド１３６には電気部品２０のリード２１が挿入されており、リード２１とランド１３６とが半田１６を介して接合されている。また、基材１１には、スルーホール１５と同様に基材１１の厚み方向に貫通した貫通孔３１が形成されている。
【解決手段】 プリント基板１０は、電気部品２０が実装される基材１１を有している。基材１１の表面には導体パターン１３１が形成されており、基材１１の厚み方向に貫通したスルーホール１５に配置されたランド１３６と接合されている。ランド１３６には電気部品２０のリード２１が挿入されており、リード２１とランド１３６とが半田１６を介して接合されている。また、基材１１には、スルーホール１５と同様に基材１１の厚み方向に貫通した貫通孔３１が形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気回路に使用するプリント基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気回路を実現する方法として、ガラスエポキシ等で構成されている板状の基材の上に、銅箔で配線（導電パターン）を施したプリント基板（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｄ：ＰＣＢ）を製作し、そのプリント基板上の所定位置に電気部品を実装する方法が知られている。プリント基板は、導電パターンを印刷工程で実現することにより、電気部品に対する配線を確実且つ精密に行うことができるため広く利用されている。
【０００３】
プリント基板の基材には、電気部品のリードが挿入されるスルーホールが複数形成されており、それらスルーホールの内周壁及び開口部近傍には導電性部材からなるランドが形成されている。そして、ランドに電気部品のリードが挿入されてリードとランドとの間に熱溶解された半田が流し込まれ、ランドとリードとが電気的に接合されることで、プリント基板に電気部品が実装される。なお、電気部品のプリント基板への実装方法としては、上述したスルーホールを用いる方法のほか、基材表面に配置されたランドと、平面部分を有するリードとを半田により面接合させる表面実装と呼ばれる方法がある。
【０００４】
ここで、特に高電圧で電力を供給することにより高温になる電気部品がプリント基板に実装されている場合には、プリント基板を通電させる度に電気部品が発熱を繰り返すことになり、電気部品近傍におけるプリント基板に熱膨張が生じて、電気部品のリードとランドとを接合している半田にクラックが生じることがある。こうして、半田にクラックが発生した状態で、導電パターンからランドを介して半田に高電圧が印加されると、クラック間でアーク放電が生じる。アーク放電が生じることにより、クラック近傍はさらに高温になり、半田に含まれるフラックス、基材に含まれるフラックスやガラスエポキシ等が導電パターンとともに炭化してグラファイト化する。
【０００５】
このように、基材がグラファイト化することで、抵抗値を有する新たな電路が形成される。そして、導電パターンには高電圧が印加されているため、グラファイト化による電路と導電パターンとの間でさらにアーク放電が発生し、基材のグラファイト化が進行して隣接するランド−ランド間及びランド−導電パターン間が短絡することがある。特に多層のプリント基板においては、導電パターンが複雑に配置され、他層の導体パターンとの短絡の可能性が高くなる。
【０００６】
例えば、基材のグラファイト化によって形成された電路と接地された導電パターンである接地パターンとが短絡しても、その電路自身が抵抗値を持っているため、電気回路に過電流が流れない。そのため、過電流保護装置であるヒューズやブレーカでは、基材のグラファイト化の発見が困難となる。一方、特許文献１には、基板に漏電検知装置を配置する方法が提案されている。これによると、漏電検知装置を用いて電気回路の漏電を検知することができれば、該電路と接地パターンとの短絡により、基材のグラファイト化を発見することができる。
【特許文献１】特開２００２−１９９５７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の技術において、グラファイト化によって形成される新たな電路と接地パターンとが短絡するまでは、回路内の漏電を検知することができないので、導電パターンの配置状態によっては基材のグラファイト化が進行する問題がある。
【０００８】
そこで、本発明は、クラックの発生を抑制するとともに、クラックが発生した場合でも、基材のグラファイト化の進行を抑止する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及び発明の効果】
【０００９】
本発明のプリント基板は、電気回路に使用される単層または多層のプリント基板であって、複数の電気部品が実装される基材と、前記電気部品のリードに接合され、前記電気部品に電力を供給する複数のランドと、前記ランドに接合されるように形成された複数の導体パターンと、前記基材の厚み方向に貫通された貫通孔とを含んでなる。
【００１０】
これによると、高電圧で電力を供給することで高温になる電気部品がプリント基板に実装されている場合でも、基材には貫通孔が形成されているので、電気部品の発熱によるプリント基板の熱膨張を吸収することができる。従って、電気部品のリード及びランドとを接合している部分にクラックが発生しにくくなる。また、電気部品のリード及びランドとを接合している部分にクラックが発生してそのクラック間にアーク放電が生じた場合でも、基材のランド近傍からグラファイト化が進むのを貫通孔で抑止することができる。
【００１１】
本発明において、前記貫通孔が、隣接する前記ランド間に形成されていることが好ましい。これにより、基材のグラファイト化が進行した場合において、ランド同士がグラファイト化による電路で連結するのを貫通孔で防ぐので、ランド同士の短絡を防ぐことができる。
【００１２】
また、本発明において、前記貫通孔が、前記ランドと、前記ランド近傍に形成された導体パターンとの間に配置されていることが好ましい。これにより、基材のグラファイト化が進行した場合において、ランドと導体パターンとがグラファイト化による電路で連結するのを貫通孔で防ぐので、ランドと導体パターンとの短絡を防ぐことができる。
【００１３】
また、本発明において、前記貫通孔の長さが、前記ランドの直径より大きいことが好ましい。これにより、プリント基板の熱膨張によるクラック発生を抑制することができるとともに、クラックが発生した場合でもグラファイト化の進行を防ぐことができる。
【００１４】
また、このとき、前記貫通孔が、隣接する前記ランド間を結ぶ方向と直交する方向に長く形成されていてもよい。これにより、隣接するランド同士が基材のグラファイト化による電路で連結するのを貫通孔でより効果的に防ぐことができる。
【００１５】
また、このとき、前記貫通孔の隣接する前記ランド間を結ぶ方向の幅が、前記ランド近傍にまで存在していてもよい。これにより、プリント基板の熱膨張をより効果的に吸収することができるので、クラック発生を抑制することができる。
【００１６】
また、このとき、前記貫通孔が、前記ランドと前記ランド近傍に形成された導体パターンとを結ぶ方向と直交する方向に長く形成されていてもよい。これにより、ランドと導体パターンとがグラファイト化による電路で連結するのを貫通孔でより効果的に防ぐことができる。
【００１７】
また、このとき、前記貫通孔の前記ランドと前記ランド近傍に形成された導体パターンとを結ぶ方向の幅が、前記ランド及び前記導体パターン近傍にまで存在していてもよい。これにより、プリント基板の熱膨張をより効果的に吸収することができるので、クラック発生を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面に基づいて本発明の好適な実施の形態を説明する。
【００１９】
図１は、本発明によるプリント基板を含んでいる電力供給装置が適用された装置の構成を示すブロック図である。なお、ここで装置９０は、例えば写真処理装置であるが、写真処理に関する具体的な説明については省略する。
【００２０】
図１に示すように装置９０には、電力供給装置１と、電源２と漏電ブレーカ３と、制御装置４と複数の負荷装置５によって構成されている。電力供給装置１は、入力された高電圧の電力を分配し、分配された電力を各負荷装置５に供給している。電源２は電力供給装置１に供給される高電圧の電力の発生源である。漏電ブレーカ３は、漏電検知装置であり、電源２から電力供給装置１に供給される高電圧の電力を中継するとともに、電力供給装置１の漏電を監視する。そして、電力供給装置１の漏電を検知した場合には、即座に電力供給装置１への電力供給を遮断する。制御装置４は、電力供給装置１に接続され、電力供給装置１による各負荷装置５への電力供給の制御を行うものである。負荷装置５は、電力供給装置１から電力の供給を受ける各種装置であり、例えば、ヒータ、モータ及び他の制御装置などである。
【００２１】
次に、電力供給装置１について、図２を参照しつつ説明する。図２は、プリント基板１０の表面に施されるシルク印刷の内容を示している。
【００２２】
図２に示すように電力供給装置１の電気回路基板は、複数のターミナルＴ１〜Ｔ５によって構成されたターミナルＴＡ３、コンデンサＣ１，Ｃ２、サージアブソーバＺＮＲ１〜ＺＮＲ４、コネクタＰ６４１，Ｐ６４４，Ｐ６４６，Ｐ６４８，Ｐ６６０，Ｐ６６２、マグネットリレーＸ１，Ｘ３，Ｘ４、ソリッドステートリレーＳＳＲ１〜ＳＳＲ８等の複数の電気部品を備えている。
【００２３】
ターミナルＴＡ３は、電源２から漏電ブレーカ３を介して高電圧の電力を入力されるものである。コンデンサＣ１，Ｃ２は、ターミナルＴＡ３に入力された高電圧の電力の高周波ノイズを除去するものである。サージアブソーバＺＮＲ１〜ＺＮＲ４は、ターミナルＴＡ３に入力された高電圧の電力に発生するサージを除去するものである。コネクタＰ６４８は、制御装置４と接続するためのものである。コネクタＰ６４１，Ｐ６４４，Ｐ６４６、Ｐ６６０、Ｐ６６２は、負荷装置５と接続するためのものである。マグネットリレーＸ１，Ｘ３，Ｘ４と、ソリッドステートリレーＳＳＲ１〜ＳＳＲ８とは、制御装置４からの制御により負荷装置５への電力供給の開始または停止を行うものである。なお、ソリッドステートリレーＳＳＲ１〜ＳＳＲ８の入力部は、マグネットリレーＸ１，Ｘ３，Ｘ４の出力側接点から電力供給されている。
【００２４】
電力供給装置１の電気回路基板は、プリント基板１０に上述した各電気部品などを実装することにより実現されている。図３は、図２におけるプリント基板１０のＡ−Ａ断面図である。図３に示すようにプリント基板１０は、基材１１と、ランド１３６と、導電パターン１３１，１３２と、スルーホール１５と、貫通孔３１とを含んでなる。基材１１は、ガラスエポキシ等からなる４枚の板状部材１１ａ〜１１ｄが順に積層した構成となっており、上から順に第１層が板状部材１１ａ、第２層が板状部材１１ｂ、第３層が板状部材１１ｃ、第４層が板状部材１１ｄとなっている。
【００２５】
図３に示すようにスルーホール１５は、基材１１の厚み方向に貫通された孔であり、スルーホール１５の内周面及び上下の開口部を覆うようにほぼ円筒状のランド１３６が配置されている。
【００２６】
ランド１３６の上端部及び下端部には、基材１１の上面及び下面の面方向に突出した鍔状の突出部１２ａ，１２ｂが形成されており、上側突出部１２ａと下側突出部１２ｂとの間に基材１１が存在している。なお、図４に示すようにスルーホール１５と同様なスルーホールが、プリント基板１０に上述した各電気部品が配置される部分等に適宜の数だけ形成されており、それらスルーホールのそれぞれにランド１３６と同様なランドが配置されている。
【００２７】
図３において、導体パターン１３１は、基材１１の上面（第１層１１ａの上面）に沿って形成されており、ランド１３６の上側突出部１２ａと接合されている。なお、基材１１の第１〜第４層１１ａ〜１１ｄにも後述するように複数の導体パターンが形成されており、それらの導体パターンも必要に応じて適宜のランドと接合されている。
【００２８】
電気部品２０は、図２に示すターミナルＴＡ３を構成するターミナルＴ２に該当するものである。電気部品２０には、その下面から垂直方向に延出したリード２１が形成されている。図３に示すように電気部品２０のリード２１は、スルーホール１５のほぼ中心部分に挿入されて配置されている。そして、リード２１とランド１３６との間に熱溶解された亜鉛とスズとを含んでなる半田１６が流し込まれることで、電気部品２０とランド１３６とが半田１６を介して電気的に接合されている。従って、電気部品２０と、導体パターン１３１とが半田１６及びランド１３６を介して接合することになる。なお、導体パターンは、プリント基板１０に実装される各電気部品に対して配線するための銅箔部材であり、適宜のランドに接合されている。なお、リード２１は金属製からなり、電気部品２０に対して通電できるようになっている。また、他の電気部品にもリード２１と同様なリードが形成されている。
【００２９】
図４〜図７には、基材１１を積層して構成する板状部材１１ａ〜１１ｄ（第１〜第４層１１ａ〜１１ｄ）に形成された導体パターン及び複数のランドが示されている。図４〜図７R>７に示すように導体パターンは、第１〜第４層に分けて複数形成されており、前述した各電気部品が、いずれかの層における導体パターンとプリント基板１０に複数形成されたスルーホール部分に存在するランドを介して接続されて所望の電気回路を構成している。
【００３０】
例えば、図４に示す基材１１の第１層１１ａには、接地された導電パターンである接地パターン１２１ａが、ソリッドステートリレーＳＳＲ１〜ＳＳＲ８の交流入出力部のリードに接合されるランド７１ａ，７１ｂ，７２ａ，７２ｂ，７３ａ，７３ｂ，７４ａ，７４ｂ，７５ａ，７５ｂ，７６ａ，７６ｂ，７７ａ，７７ｂ，７８ａ，７８ｂ及びソリッドステートリレーＳＳＲ１〜ＳＳＲ８の制御入力部のリードに接合されるランド８１，８２，８３，８４，８５，８６，８７，８８近傍部分に形成されている。また、図７に示す基材１１の第４層１１ｄには、ソリッドステートリレーＳＳＲ１〜ＳＳＲ８近傍部分以外の接地パターン１２１ａ部分と積層方向に重なる部分に、接地パターン１２１ｂが形成されている。
【００３１】
また、第２層１１ｂと第４層１１ｄに形成された導電パターン１１５，１１６は、ターミナルＴＡ３のリードに接合されるランド３５，３６に接合されるとともに、マグネットリレーＸ１，Ｘ３，Ｘ４の入力側接点のリードに接合されるランド３８〜４０にも接合されている。こうして、マグネットリレーＸ１，Ｘ３，Ｘ４に電力を供給している。
【００３２】
また、第１〜第３層１１ａ〜１１ｃに形成された導電パターン１２２ａ，１２２ｂと第１層に形成された導電パターン１２２ｃは、マグネットリレーＸ１，Ｘ３，Ｘ４の出力側接点のリードに接合されるランド４１ａ〜４１ｃに接合されるとともに、フューズＦ４〜Ｆ１０（図２参照）の入力側接点のリードに接合されるランド４２ａ〜４２ｇにも接合されている。そして、第３層１１ｃ及び第４層１１ｄに形成された導電パターン１２３ａ〜１２３ｇがフューズＦ４〜Ｆ１０の出力側接点のリードに接合されるランド４３ａ〜４３ｇに接合されるとともに、ソリッドステートリレーＳＳＲ１〜ＳＳＲ８の入力側接点のリードに接合されるランド７１ａ〜７８ａにも接合されている。こうして、ターミナルＴＡ３からソリッドステートリレーＳＳＲ１〜ＳＳＲ８までの電力供給系の回路が構成されている。
【００３３】
また、マグネットリレーＸ１，Ｘ３，Ｘ４を制御するため、マグネットリレーＸ１，Ｘ３，Ｘ４の制御入力部のリードに接合されるランド９２〜９４に接合されている第２層１１ｂの導電パターン１２５ｂが形成されており、第４層１１ｄの導電パターン群１２５ａが直接または導電パターン１２５ｂを介してランド９２〜９４に接合されるように形成されている。また、ソリッドステートリレーＳＳＲ１〜ＳＳＲ８を制御するため、ソリッドステートリレーＳＳＲ１〜ＳＳＲ８の制御入力部のリードに接合されるランド８１〜８８に接合されている第４層１１ｄの導電パターン群１２６が形成されている。このように、導体パターン及びランドが各層１１ａ〜１１ｄに複数形成されているので、各電気部品がランド及び導体パターンを介して接続されている。
【００３４】
図８〜図１１は、図４における２点鎖線で囲む領域の基材１１の各層ごとの拡大図を示している。図８〜図１１に示すようにプリント基板１０の基材１１には、複数の貫通孔３１〜３４が形成されている。図８に示すように第１層１１ａには、ターミナルＴ１，Ｔ２のリードに接合されるランド３６、１３６と接合される導体パターン１３１と、コンデンサＣ１，Ｃ２のリードに接合されるランド１３７〜１４０近傍に配置されるとともに、サージアブソーバＺＮＲ１〜ＺＮＲ４の入力側接点のリードに接合されるランド１４１〜１４４と接合される導体パターン１３２と、サージアブソーバＺＮＲ１の出力側接点のリードに接合されるランド１５１と接合する導体パターン１３３とが形成されている。
【００３５】
図８において、貫通孔３１は導体パターン１３１と導体パターン１３２との間に配置されている。貫通孔３１は細長く形成されるとともに、その長手方向が隣接するランド３６同士を結ぶ方向と直交する方向に平行にされている。貫通孔３１の長手方向の長さは、導体パターン１３１の上側の辺に相当する長さを有している。また、貫通孔３２は、導体パターン１３１間に配置されている。貫通孔３２は隣接するランド３６同士を結ぶ方向に長く形成されている。貫通孔３２の長手方向の長さは、導体パターン１３１の左右側の辺に相当する長さを有している。
【００３６】
図８において、貫通孔３３は隣接するランド１４１，１５１との間に配置されている。貫通孔３３は、ランド１４１，１５１間を結ぶ方向と直交する方向に長く形成されているとともに、ランド１４１，１５１間を結ぶ方向の幅がランド１４１，１５１近傍にまで存在している。また、貫通孔３４は、サージアブソーバＺＮＲ２の出力側接点のリードと接合されているランド１５２とランド１４２との間に配置されている。貫通孔３４は、ランド１４２，１５２との間を結ぶ方向と直交する方向に長く形成されているとともに、ランド１４２，１５２間を結ぶ方向の幅がランド１４２，１５２近傍にまで存在している。
【００３７】
なお、図９〜図１１に示すように前述した貫通孔３１〜３４は、基材１１の厚み方向に貫通しているので、第１層１１ａと重なる第２〜第４層１１ｂ〜１１ｄの位置にも形成されている。
【００３８】
また、図９に示すように第２層１１ｂには、ターミナルＴ２のリードに接合されるランド１３６とコンデンサＣ１，Ｃ２のリードに接合されるランド１３８，１３９とに接合する導体パターン１６１と、ターミナルＴ１のリードに接合されるランド３６とコンデンサＣ１のリードに接合されるランド１３７とに接合する導体パターン１６２と、が形成されている。これら導体パターン１６１，１６２の間は離隔されている。
【００３９】
また、図１０に示すように第３層１１ｃには、ターミナルＴ２のリードに接合されるランド１３６とコンデンサＣ１，Ｃ２のリードに接合されるランド１３８，１３９と接合し、ランド１３７，１４１，１５１近傍付近に配置された導体パターン１６３が形成されている。
【００４０】
また、図１１に示すように第４層１１ｄには、前述した第１層１１ａの導体パターン１３１と同様の導体パターン１６４と、サージアブソーバＺＮＲ２〜ＺＮＲ４の入力側接点のリードに接合されるランド１４２〜１４５と接合された導体パターン１６５と、サージアブソーバＺＮＲ２の出力側接点のリードと接合されるランド１５２と接合する導体パターン１６６と、前述した導体パターン１１６とが形成されている。
【００４１】
このような第１〜第４層１１ａ〜１１ｄを貫通した各貫通孔３１〜３４の長手方向の長さは、いずれのランドの直径よりも大きいので、ターミナルＴＡ３、コンデンサＣ１，Ｃ２及びサージアブソーバＺＮＲ１〜ＺＮＲ４などの電気部品に通電した場合において、各電気部品の発熱により電気部品近傍のプリント基板１０に熱膨張が生じてランドと電気部品のリード間を接合する半田にクラックが生じるのを抑制することができる。また、貫通孔３３，３４のように短手方向の幅がランド１４１，１４２，１５１，１５２及び導体パターン１３２，１３３に近接しているので、貫通孔３３，３４の幅が大きくなり、プリント基板１０の熱膨張をより効果的に吸収することができる。そのため、前述と同様に半田のクラック発生を抑制することができる。つまり、電気部品の発熱でプリント基板１０に生じた熱膨張によって、スルーホールと電気部品のリードとの間が狭くなって半田に圧縮応力がかかるのを、貫通孔３１〜３４でその圧縮応力を逃がす（吸収する）ことが可能となるので、半田にクラックが生じにくくなる。
【００４２】
続いて、通電された電気部品２０が発熱し、その電気部品２０近傍のプリント基板１０に熱膨張が生じて電気部品２０のリード２１とランド１３６とを接合する半田１６にクラック１８が生じた場合について以下に説明する。図１２は、図８におけるＢ−Ｂ断面を示しており、（ａ）は半田にクラックが生じた状況を示すプリント基板の要部断面図であり、（ｂ）は半田に生じたクラックにアーク放電が生じて新たな電路が形成された状況を示すプリント基板の要部断面図である。
【００４３】
図１２（ａ）に示すようにプリント基板１０には、貫通孔３１が形成されているので、電気部品２０が通電されて発熱することで、プリント基板１０に熱膨張が生じてもそのプリント基板１０の熱膨張が貫通孔３１で吸収されるので半田１６にクラックが発生しにくくなっているが、特に高電圧の電力を供給することで高温になるような電気部品２０による過度の発熱や繰り返されるプリント基板１０の熱膨張により、稀に半田１６にクラック１８が生じることがある。クラック１８が半田１６に形成された状態のまま、導電パターン１３１からランド１３６を介して半田１６に高電圧が印加されると、図１２（ｂ）に示すようにクラック１８間にアーク放電が生じる。アーク放電が生じることによりクラック１８近傍が高温になり、半田１６に含まれるフラックス、基材１１に含まれるフラックスやガラスエポキシ等が導電パターンとともに炭化してグラファイト化する。基材１１がグラファイト化することで、抵抗値を有する新たな電路１９が形成される。電路１９は、アーク放電によってさらに図中右方向に成長していく。
【００４４】
しかしながら、クラック１８間のアーク放電によって図１２（ｂ）中右方向に成長する電路１９は、貫通孔３１によってその成長が抑止されることになる。つまり、クラック１８間のアーク放電により高温になって炭化する部分が貫通孔３１で途切れるので、電路１９が成長できなくなる。また、貫通孔３１は基材１１の厚み方向に貫通されているので、貫通孔３１内を通過する空気によって高温部分が冷却されることになるので、電路１９のグラファイト化の進行を抑制することにもなる。従って、基材１１がグラファイト化して電路１９が導体パターン１３２と第１層１１ａ上で連結しないようにすることができる。
【００４５】
以上のように、本実施の形態によるプリント基板１０は、高電圧で電力を供給することで高温になる電気部品がプリント基板１０に実装されている場合でも、基材１１には複数の貫通孔３１〜３４が形成されているので、電気部品の発熱によるプリント基板１０の熱膨張を吸収することができる。従って、電気部品のリード及びランドとを接合している半田にクラックが発生しにくくなる。また、電気部品のリード及びランドとを接合している半田にクラックが発生してそのクラック間にアーク放電が生じた場合でも、基材１１のランド近傍からグラファイト化が進むのを貫通孔３１〜３４で抑止することができる。
【００４６】
また、プリント基板１０の貫通孔３１は、導電パターン１３１，１３２間に形成されているので、ランド３６及びランド１３６近傍の半田にクラックが生じて、基材１１のグラファイト化によって形成された電路が導電パターン１３２側に成長しても貫通孔３１でその電路の成長を抑止する。そのため、導電パターン１３１と導電パターン１３２とが基材１１のグラファイト化による電路で連結されるのをより効果的に防ぐことができる。従って、ランド１３６−ランド１４１〜１４４間及びランド１３６−導電パターン１３２間が電路で連結されて短絡するのを防ぐことができる。
【００４７】
また、プリント基板１０の貫通孔３２は、導電パターン１３１間に形成されているので、ランド３６及びランド１３６近傍の半田にクラックが生じて、基材１１のグラファイト化によって形成された電路が導電パターン１３１同士を連結するように成長しても貫通孔３２でその電路の成長を抑止することができる。そのため、導電パターン１３１間が電路で連結するのをより効果的に防ぐことができる。従って、ランド３６−ランド１３６間が電路で連結されて短絡するのを防ぐことができる。
【００４８】
また、プリント基板１０の貫通孔３３は、ランド１４１，１５１間であって、導体パターン１３２，１３３間に形成されているので、ランド１４１，１５１近傍の半田にクラックが生じて、基材１１のグラファイト化によって形成された電路が、ランド１４１，１５１同士を結ぶように成長しても貫通孔３３でその成長を抑止することができる。そのため、導電パターン１３２，１３３間が電路で連結するのをより効果的に防ぐことができる。従って、ランド１４１−ランド１５１間、ランド１４１−導電パターン１３３間及びランド１５１−導電パターン１３２間が電路で連結されて短絡するのを防ぐことができる。
【００４９】
また、プリント基板１０の貫通孔３４は、ランド１４２，１５２間であって、ランド１５２と導電パターン１４２間に形成されているので、ランド１４２，１５２近傍の半田にクラックが生じて、基材１１のグラファイト化によって形成された電路が、ランド１４２，１５２同士を結ぶように成長しても貫通孔３４でその成長を抑止することができる。そのため、ランド１５２と導電パターン１３２間が電路で連結するのをより効果的に防ぐことができる。従って、ランド１４２−ランド１５２間及び導電パターン１６５−導電パターン１６６が電路で連結されて短絡するのを防ぐことができる。
【００５０】
なお、貫通孔３１〜３４は長く形成されているので、グラファイト化による電路の進行を広い範囲で抑止することができる。
【００５１】
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいてさまざまな設計変更が可能なものである。例えば、本実施の形態におけるプリント基板１０に少なくとも１つ以上の貫通孔を設けておればよく、その貫通孔で前述したように電気部品の発熱によるプリント基板の熱膨張を吸収したり、半田にクラックが生じて基材がグラファイト化してもその貫通孔で抑止すればよい。また、本実施の形態の貫通孔３１〜３４は細長い形状（楕円形状）であるが、どのような形状であってもよく、効果的にプリント基板１０の熱膨張を吸収したり、基材のグラファイト化の進行を抑止できればよい。また、プリント基板は単層構造でもよい。
【００５２】
本発明によるプリント基板は、本実施の形態の電力供給装置以外のプリント基板が適用される装置にも適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明によるプリント基板を含んでいる電力供給装置が適用された装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す電力供給装置に使用されるプリント基板のシルク印刷の内容を示す説明図である。
【図３】図２におけるプリント基板のＡ−Ａ断面図である。
【図４】図１に示す電力供給装置に使用されるプリント基板の第１層の平面図である。
【図５】図１に示す電力供給装置に使用されるプリント基板の第２層の平面図である。
【図６】図１に示す電力供給装置に使用されるプリント基板の第３層の平面図である。
【図７】図１に示す電力供給装置に使用されるプリント基板の第４層の平面図である。
【図８】図４における２点鎖線で囲まれた領域を示すプリント基板の第１層の拡大平面図である。
【図９】図４における２点鎖線で囲まれた領域を示すプリント基板の第２層の拡大平面図である。
【図１０】図４における２点鎖線で囲まれた領域を示すプリント基板の第３層の拡大平面図である。
【図１１】図４における２点鎖線で囲まれた領域を示すプリント基板の第４層の拡大平面図である。
【図１２】図８におけるＢ−Ｂ断面を示しており、（ａ）は半田にクラックが生じた状況を示すプリント基板の要部断面図であり、（ｂ）は半田に生じたクラックにアーク放電が生じて新たな電路が形成された状況を示すプリント基板の要部断面図である。
【符号の説明】
【００５４】
１ 電力供給装置
２ 電源
３ 漏電ブレーカ
４ 制御装置
５ 負荷装置
１０ プリント基板
１１ 基材
１５ スルーホール
１６ 半田
２０ 電気部品
２１ リード
３１，３２，３３，３４ 貫通孔
１３１ 導体パターン
１３６ ランド
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気回路に使用するプリント基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気回路を実現する方法として、ガラスエポキシ等で構成されている板状の基材の上に、銅箔で配線（導電パターン）を施したプリント基板（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｄ：ＰＣＢ）を製作し、そのプリント基板上の所定位置に電気部品を実装する方法が知られている。プリント基板は、導電パターンを印刷工程で実現することにより、電気部品に対する配線を確実且つ精密に行うことができるため広く利用されている。
【０００３】
プリント基板の基材には、電気部品のリードが挿入されるスルーホールが複数形成されており、それらスルーホールの内周壁及び開口部近傍には導電性部材からなるランドが形成されている。そして、ランドに電気部品のリードが挿入されてリードとランドとの間に熱溶解された半田が流し込まれ、ランドとリードとが電気的に接合されることで、プリント基板に電気部品が実装される。なお、電気部品のプリント基板への実装方法としては、上述したスルーホールを用いる方法のほか、基材表面に配置されたランドと、平面部分を有するリードとを半田により面接合させる表面実装と呼ばれる方法がある。
【０００４】
ここで、特に高電圧で電力を供給することにより高温になる電気部品がプリント基板に実装されている場合には、プリント基板を通電させる度に電気部品が発熱を繰り返すことになり、電気部品近傍におけるプリント基板に熱膨張が生じて、電気部品のリードとランドとを接合している半田にクラックが生じることがある。こうして、半田にクラックが発生した状態で、導電パターンからランドを介して半田に高電圧が印加されると、クラック間でアーク放電が生じる。アーク放電が生じることにより、クラック近傍はさらに高温になり、半田に含まれるフラックス、基材に含まれるフラックスやガラスエポキシ等が導電パターンとともに炭化してグラファイト化する。
【０００５】
このように、基材がグラファイト化することで、抵抗値を有する新たな電路が形成される。そして、導電パターンには高電圧が印加されているため、グラファイト化による電路と導電パターンとの間でさらにアーク放電が発生し、基材のグラファイト化が進行して隣接するランド−ランド間及びランド−導電パターン間が短絡することがある。特に多層のプリント基板においては、導電パターンが複雑に配置され、他層の導体パターンとの短絡の可能性が高くなる。
【０００６】
例えば、基材のグラファイト化によって形成された電路と接地された導電パターンである接地パターンとが短絡しても、その電路自身が抵抗値を持っているため、電気回路に過電流が流れない。そのため、過電流保護装置であるヒューズやブレーカでは、基材のグラファイト化の発見が困難となる。一方、特許文献１には、基板に漏電検知装置を配置する方法が提案されている。これによると、漏電検知装置を用いて電気回路の漏電を検知することができれば、該電路と接地パターンとの短絡により、基材のグラファイト化を発見することができる。
【特許文献１】特開２００２−１９９５７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の技術において、グラファイト化によって形成される新たな電路と接地パターンとが短絡するまでは、回路内の漏電を検知することができないので、導電パターンの配置状態によっては基材のグラファイト化が進行する問題がある。
【０００８】
そこで、本発明は、クラックの発生を抑制するとともに、クラックが発生した場合でも、基材のグラファイト化の進行を抑止する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及び発明の効果】
【０００９】
本発明のプリント基板は、電気回路に使用される単層または多層のプリント基板であって、複数の電気部品が実装される基材と、前記電気部品のリードに接合され、前記電気部品に電力を供給する複数のランドと、前記ランドに接合されるように形成された複数の導体パターンと、前記基材の厚み方向に貫通された貫通孔とを含んでなる。
【００１０】
これによると、高電圧で電力を供給することで高温になる電気部品がプリント基板に実装されている場合でも、基材には貫通孔が形成されているので、電気部品の発熱によるプリント基板の熱膨張を吸収することができる。従って、電気部品のリード及びランドとを接合している部分にクラックが発生しにくくなる。また、電気部品のリード及びランドとを接合している部分にクラックが発生してそのクラック間にアーク放電が生じた場合でも、基材のランド近傍からグラファイト化が進むのを貫通孔で抑止することができる。
【００１１】
本発明において、前記貫通孔が、隣接する前記ランド間に形成されていることが好ましい。これにより、基材のグラファイト化が進行した場合において、ランド同士がグラファイト化による電路で連結するのを貫通孔で防ぐので、ランド同士の短絡を防ぐことができる。
【００１２】
また、本発明において、前記貫通孔が、前記ランドと、前記ランド近傍に形成された導体パターンとの間に配置されていることが好ましい。これにより、基材のグラファイト化が進行した場合において、ランドと導体パターンとがグラファイト化による電路で連結するのを貫通孔で防ぐので、ランドと導体パターンとの短絡を防ぐことができる。
【００１３】
また、本発明において、前記貫通孔の長さが、前記ランドの直径より大きいことが好ましい。これにより、プリント基板の熱膨張によるクラック発生を抑制することができるとともに、クラックが発生した場合でもグラファイト化の進行を防ぐことができる。
【００１４】
また、このとき、前記貫通孔が、隣接する前記ランド間を結ぶ方向と直交する方向に長く形成されていてもよい。これにより、隣接するランド同士が基材のグラファイト化による電路で連結するのを貫通孔でより効果的に防ぐことができる。
【００１５】
また、このとき、前記貫通孔の隣接する前記ランド間を結ぶ方向の幅が、前記ランド近傍にまで存在していてもよい。これにより、プリント基板の熱膨張をより効果的に吸収することができるので、クラック発生を抑制することができる。
【００１６】
また、このとき、前記貫通孔が、前記ランドと前記ランド近傍に形成された導体パターンとを結ぶ方向と直交する方向に長く形成されていてもよい。これにより、ランドと導体パターンとがグラファイト化による電路で連結するのを貫通孔でより効果的に防ぐことができる。
【００１７】
また、このとき、前記貫通孔の前記ランドと前記ランド近傍に形成された導体パターンとを結ぶ方向の幅が、前記ランド及び前記導体パターン近傍にまで存在していてもよい。これにより、プリント基板の熱膨張をより効果的に吸収することができるので、クラック発生を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面に基づいて本発明の好適な実施の形態を説明する。
【００１９】
図１は、本発明によるプリント基板を含んでいる電力供給装置が適用された装置の構成を示すブロック図である。なお、ここで装置９０は、例えば写真処理装置であるが、写真処理に関する具体的な説明については省略する。
【００２０】
図１に示すように装置９０には、電力供給装置１と、電源２と漏電ブレーカ３と、制御装置４と複数の負荷装置５によって構成されている。電力供給装置１は、入力された高電圧の電力を分配し、分配された電力を各負荷装置５に供給している。電源２は電力供給装置１に供給される高電圧の電力の発生源である。漏電ブレーカ３は、漏電検知装置であり、電源２から電力供給装置１に供給される高電圧の電力を中継するとともに、電力供給装置１の漏電を監視する。そして、電力供給装置１の漏電を検知した場合には、即座に電力供給装置１への電力供給を遮断する。制御装置４は、電力供給装置１に接続され、電力供給装置１による各負荷装置５への電力供給の制御を行うものである。負荷装置５は、電力供給装置１から電力の供給を受ける各種装置であり、例えば、ヒータ、モータ及び他の制御装置などである。
【００２１】
次に、電力供給装置１について、図２を参照しつつ説明する。図２は、プリント基板１０の表面に施されるシルク印刷の内容を示している。
【００２２】
図２に示すように電力供給装置１の電気回路基板は、複数のターミナルＴ１〜Ｔ５によって構成されたターミナルＴＡ３、コンデンサＣ１，Ｃ２、サージアブソーバＺＮＲ１〜ＺＮＲ４、コネクタＰ６４１，Ｐ６４４，Ｐ６４６，Ｐ６４８，Ｐ６６０，Ｐ６６２、マグネットリレーＸ１，Ｘ３，Ｘ４、ソリッドステートリレーＳＳＲ１〜ＳＳＲ８等の複数の電気部品を備えている。
【００２３】
ターミナルＴＡ３は、電源２から漏電ブレーカ３を介して高電圧の電力を入力されるものである。コンデンサＣ１，Ｃ２は、ターミナルＴＡ３に入力された高電圧の電力の高周波ノイズを除去するものである。サージアブソーバＺＮＲ１〜ＺＮＲ４は、ターミナルＴＡ３に入力された高電圧の電力に発生するサージを除去するものである。コネクタＰ６４８は、制御装置４と接続するためのものである。コネクタＰ６４１，Ｐ６４４，Ｐ６４６、Ｐ６６０、Ｐ６６２は、負荷装置５と接続するためのものである。マグネットリレーＸ１，Ｘ３，Ｘ４と、ソリッドステートリレーＳＳＲ１〜ＳＳＲ８とは、制御装置４からの制御により負荷装置５への電力供給の開始または停止を行うものである。なお、ソリッドステートリレーＳＳＲ１〜ＳＳＲ８の入力部は、マグネットリレーＸ１，Ｘ３，Ｘ４の出力側接点から電力供給されている。
【００２４】
電力供給装置１の電気回路基板は、プリント基板１０に上述した各電気部品などを実装することにより実現されている。図３は、図２におけるプリント基板１０のＡ−Ａ断面図である。図３に示すようにプリント基板１０は、基材１１と、ランド１３６と、導電パターン１３１，１３２と、スルーホール１５と、貫通孔３１とを含んでなる。基材１１は、ガラスエポキシ等からなる４枚の板状部材１１ａ〜１１ｄが順に積層した構成となっており、上から順に第１層が板状部材１１ａ、第２層が板状部材１１ｂ、第３層が板状部材１１ｃ、第４層が板状部材１１ｄとなっている。
【００２５】
図３に示すようにスルーホール１５は、基材１１の厚み方向に貫通された孔であり、スルーホール１５の内周面及び上下の開口部を覆うようにほぼ円筒状のランド１３６が配置されている。
【００２６】
ランド１３６の上端部及び下端部には、基材１１の上面及び下面の面方向に突出した鍔状の突出部１２ａ，１２ｂが形成されており、上側突出部１２ａと下側突出部１２ｂとの間に基材１１が存在している。なお、図４に示すようにスルーホール１５と同様なスルーホールが、プリント基板１０に上述した各電気部品が配置される部分等に適宜の数だけ形成されており、それらスルーホールのそれぞれにランド１３６と同様なランドが配置されている。
【００２７】
図３において、導体パターン１３１は、基材１１の上面（第１層１１ａの上面）に沿って形成されており、ランド１３６の上側突出部１２ａと接合されている。なお、基材１１の第１〜第４層１１ａ〜１１ｄにも後述するように複数の導体パターンが形成されており、それらの導体パターンも必要に応じて適宜のランドと接合されている。
【００２８】
電気部品２０は、図２に示すターミナルＴＡ３を構成するターミナルＴ２に該当するものである。電気部品２０には、その下面から垂直方向に延出したリード２１が形成されている。図３に示すように電気部品２０のリード２１は、スルーホール１５のほぼ中心部分に挿入されて配置されている。そして、リード２１とランド１３６との間に熱溶解された亜鉛とスズとを含んでなる半田１６が流し込まれることで、電気部品２０とランド１３６とが半田１６を介して電気的に接合されている。従って、電気部品２０と、導体パターン１３１とが半田１６及びランド１３６を介して接合することになる。なお、導体パターンは、プリント基板１０に実装される各電気部品に対して配線するための銅箔部材であり、適宜のランドに接合されている。なお、リード２１は金属製からなり、電気部品２０に対して通電できるようになっている。また、他の電気部品にもリード２１と同様なリードが形成されている。
【００２９】
図４〜図７には、基材１１を積層して構成する板状部材１１ａ〜１１ｄ（第１〜第４層１１ａ〜１１ｄ）に形成された導体パターン及び複数のランドが示されている。図４〜図７R>７に示すように導体パターンは、第１〜第４層に分けて複数形成されており、前述した各電気部品が、いずれかの層における導体パターンとプリント基板１０に複数形成されたスルーホール部分に存在するランドを介して接続されて所望の電気回路を構成している。
【００３０】
例えば、図４に示す基材１１の第１層１１ａには、接地された導電パターンである接地パターン１２１ａが、ソリッドステートリレーＳＳＲ１〜ＳＳＲ８の交流入出力部のリードに接合されるランド７１ａ，７１ｂ，７２ａ，７２ｂ，７３ａ，７３ｂ，７４ａ，７４ｂ，７５ａ，７５ｂ，７６ａ，７６ｂ，７７ａ，７７ｂ，７８ａ，７８ｂ及びソリッドステートリレーＳＳＲ１〜ＳＳＲ８の制御入力部のリードに接合されるランド８１，８２，８３，８４，８５，８６，８７，８８近傍部分に形成されている。また、図７に示す基材１１の第４層１１ｄには、ソリッドステートリレーＳＳＲ１〜ＳＳＲ８近傍部分以外の接地パターン１２１ａ部分と積層方向に重なる部分に、接地パターン１２１ｂが形成されている。
【００３１】
また、第２層１１ｂと第４層１１ｄに形成された導電パターン１１５，１１６は、ターミナルＴＡ３のリードに接合されるランド３５，３６に接合されるとともに、マグネットリレーＸ１，Ｘ３，Ｘ４の入力側接点のリードに接合されるランド３８〜４０にも接合されている。こうして、マグネットリレーＸ１，Ｘ３，Ｘ４に電力を供給している。
【００３２】
また、第１〜第３層１１ａ〜１１ｃに形成された導電パターン１２２ａ，１２２ｂと第１層に形成された導電パターン１２２ｃは、マグネットリレーＸ１，Ｘ３，Ｘ４の出力側接点のリードに接合されるランド４１ａ〜４１ｃに接合されるとともに、フューズＦ４〜Ｆ１０（図２参照）の入力側接点のリードに接合されるランド４２ａ〜４２ｇにも接合されている。そして、第３層１１ｃ及び第４層１１ｄに形成された導電パターン１２３ａ〜１２３ｇがフューズＦ４〜Ｆ１０の出力側接点のリードに接合されるランド４３ａ〜４３ｇに接合されるとともに、ソリッドステートリレーＳＳＲ１〜ＳＳＲ８の入力側接点のリードに接合されるランド７１ａ〜７８ａにも接合されている。こうして、ターミナルＴＡ３からソリッドステートリレーＳＳＲ１〜ＳＳＲ８までの電力供給系の回路が構成されている。
【００３３】
また、マグネットリレーＸ１，Ｘ３，Ｘ４を制御するため、マグネットリレーＸ１，Ｘ３，Ｘ４の制御入力部のリードに接合されるランド９２〜９４に接合されている第２層１１ｂの導電パターン１２５ｂが形成されており、第４層１１ｄの導電パターン群１２５ａが直接または導電パターン１２５ｂを介してランド９２〜９４に接合されるように形成されている。また、ソリッドステートリレーＳＳＲ１〜ＳＳＲ８を制御するため、ソリッドステートリレーＳＳＲ１〜ＳＳＲ８の制御入力部のリードに接合されるランド８１〜８８に接合されている第４層１１ｄの導電パターン群１２６が形成されている。このように、導体パターン及びランドが各層１１ａ〜１１ｄに複数形成されているので、各電気部品がランド及び導体パターンを介して接続されている。
【００３４】
図８〜図１１は、図４における２点鎖線で囲む領域の基材１１の各層ごとの拡大図を示している。図８〜図１１に示すようにプリント基板１０の基材１１には、複数の貫通孔３１〜３４が形成されている。図８に示すように第１層１１ａには、ターミナルＴ１，Ｔ２のリードに接合されるランド３６、１３６と接合される導体パターン１３１と、コンデンサＣ１，Ｃ２のリードに接合されるランド１３７〜１４０近傍に配置されるとともに、サージアブソーバＺＮＲ１〜ＺＮＲ４の入力側接点のリードに接合されるランド１４１〜１４４と接合される導体パターン１３２と、サージアブソーバＺＮＲ１の出力側接点のリードに接合されるランド１５１と接合する導体パターン１３３とが形成されている。
【００３５】
図８において、貫通孔３１は導体パターン１３１と導体パターン１３２との間に配置されている。貫通孔３１は細長く形成されるとともに、その長手方向が隣接するランド３６同士を結ぶ方向と直交する方向に平行にされている。貫通孔３１の長手方向の長さは、導体パターン１３１の上側の辺に相当する長さを有している。また、貫通孔３２は、導体パターン１３１間に配置されている。貫通孔３２は隣接するランド３６同士を結ぶ方向に長く形成されている。貫通孔３２の長手方向の長さは、導体パターン１３１の左右側の辺に相当する長さを有している。
【００３６】
図８において、貫通孔３３は隣接するランド１４１，１５１との間に配置されている。貫通孔３３は、ランド１４１，１５１間を結ぶ方向と直交する方向に長く形成されているとともに、ランド１４１，１５１間を結ぶ方向の幅がランド１４１，１５１近傍にまで存在している。また、貫通孔３４は、サージアブソーバＺＮＲ２の出力側接点のリードと接合されているランド１５２とランド１４２との間に配置されている。貫通孔３４は、ランド１４２，１５２との間を結ぶ方向と直交する方向に長く形成されているとともに、ランド１４２，１５２間を結ぶ方向の幅がランド１４２，１５２近傍にまで存在している。
【００３７】
なお、図９〜図１１に示すように前述した貫通孔３１〜３４は、基材１１の厚み方向に貫通しているので、第１層１１ａと重なる第２〜第４層１１ｂ〜１１ｄの位置にも形成されている。
【００３８】
また、図９に示すように第２層１１ｂには、ターミナルＴ２のリードに接合されるランド１３６とコンデンサＣ１，Ｃ２のリードに接合されるランド１３８，１３９とに接合する導体パターン１６１と、ターミナルＴ１のリードに接合されるランド３６とコンデンサＣ１のリードに接合されるランド１３７とに接合する導体パターン１６２と、が形成されている。これら導体パターン１６１，１６２の間は離隔されている。
【００３９】
また、図１０に示すように第３層１１ｃには、ターミナルＴ２のリードに接合されるランド１３６とコンデンサＣ１，Ｃ２のリードに接合されるランド１３８，１３９と接合し、ランド１３７，１４１，１５１近傍付近に配置された導体パターン１６３が形成されている。
【００４０】
また、図１１に示すように第４層１１ｄには、前述した第１層１１ａの導体パターン１３１と同様の導体パターン１６４と、サージアブソーバＺＮＲ２〜ＺＮＲ４の入力側接点のリードに接合されるランド１４２〜１４５と接合された導体パターン１６５と、サージアブソーバＺＮＲ２の出力側接点のリードと接合されるランド１５２と接合する導体パターン１６６と、前述した導体パターン１１６とが形成されている。
【００４１】
このような第１〜第４層１１ａ〜１１ｄを貫通した各貫通孔３１〜３４の長手方向の長さは、いずれのランドの直径よりも大きいので、ターミナルＴＡ３、コンデンサＣ１，Ｃ２及びサージアブソーバＺＮＲ１〜ＺＮＲ４などの電気部品に通電した場合において、各電気部品の発熱により電気部品近傍のプリント基板１０に熱膨張が生じてランドと電気部品のリード間を接合する半田にクラックが生じるのを抑制することができる。また、貫通孔３３，３４のように短手方向の幅がランド１４１，１４２，１５１，１５２及び導体パターン１３２，１３３に近接しているので、貫通孔３３，３４の幅が大きくなり、プリント基板１０の熱膨張をより効果的に吸収することができる。そのため、前述と同様に半田のクラック発生を抑制することができる。つまり、電気部品の発熱でプリント基板１０に生じた熱膨張によって、スルーホールと電気部品のリードとの間が狭くなって半田に圧縮応力がかかるのを、貫通孔３１〜３４でその圧縮応力を逃がす（吸収する）ことが可能となるので、半田にクラックが生じにくくなる。
【００４２】
続いて、通電された電気部品２０が発熱し、その電気部品２０近傍のプリント基板１０に熱膨張が生じて電気部品２０のリード２１とランド１３６とを接合する半田１６にクラック１８が生じた場合について以下に説明する。図１２は、図８におけるＢ−Ｂ断面を示しており、（ａ）は半田にクラックが生じた状況を示すプリント基板の要部断面図であり、（ｂ）は半田に生じたクラックにアーク放電が生じて新たな電路が形成された状況を示すプリント基板の要部断面図である。
【００４３】
図１２（ａ）に示すようにプリント基板１０には、貫通孔３１が形成されているので、電気部品２０が通電されて発熱することで、プリント基板１０に熱膨張が生じてもそのプリント基板１０の熱膨張が貫通孔３１で吸収されるので半田１６にクラックが発生しにくくなっているが、特に高電圧の電力を供給することで高温になるような電気部品２０による過度の発熱や繰り返されるプリント基板１０の熱膨張により、稀に半田１６にクラック１８が生じることがある。クラック１８が半田１６に形成された状態のまま、導電パターン１３１からランド１３６を介して半田１６に高電圧が印加されると、図１２（ｂ）に示すようにクラック１８間にアーク放電が生じる。アーク放電が生じることによりクラック１８近傍が高温になり、半田１６に含まれるフラックス、基材１１に含まれるフラックスやガラスエポキシ等が導電パターンとともに炭化してグラファイト化する。基材１１がグラファイト化することで、抵抗値を有する新たな電路１９が形成される。電路１９は、アーク放電によってさらに図中右方向に成長していく。
【００４４】
しかしながら、クラック１８間のアーク放電によって図１２（ｂ）中右方向に成長する電路１９は、貫通孔３１によってその成長が抑止されることになる。つまり、クラック１８間のアーク放電により高温になって炭化する部分が貫通孔３１で途切れるので、電路１９が成長できなくなる。また、貫通孔３１は基材１１の厚み方向に貫通されているので、貫通孔３１内を通過する空気によって高温部分が冷却されることになるので、電路１９のグラファイト化の進行を抑制することにもなる。従って、基材１１がグラファイト化して電路１９が導体パターン１３２と第１層１１ａ上で連結しないようにすることができる。
【００４５】
以上のように、本実施の形態によるプリント基板１０は、高電圧で電力を供給することで高温になる電気部品がプリント基板１０に実装されている場合でも、基材１１には複数の貫通孔３１〜３４が形成されているので、電気部品の発熱によるプリント基板１０の熱膨張を吸収することができる。従って、電気部品のリード及びランドとを接合している半田にクラックが発生しにくくなる。また、電気部品のリード及びランドとを接合している半田にクラックが発生してそのクラック間にアーク放電が生じた場合でも、基材１１のランド近傍からグラファイト化が進むのを貫通孔３１〜３４で抑止することができる。
【００４６】
また、プリント基板１０の貫通孔３１は、導電パターン１３１，１３２間に形成されているので、ランド３６及びランド１３６近傍の半田にクラックが生じて、基材１１のグラファイト化によって形成された電路が導電パターン１３２側に成長しても貫通孔３１でその電路の成長を抑止する。そのため、導電パターン１３１と導電パターン１３２とが基材１１のグラファイト化による電路で連結されるのをより効果的に防ぐことができる。従って、ランド１３６−ランド１４１〜１４４間及びランド１３６−導電パターン１３２間が電路で連結されて短絡するのを防ぐことができる。
【００４７】
また、プリント基板１０の貫通孔３２は、導電パターン１３１間に形成されているので、ランド３６及びランド１３６近傍の半田にクラックが生じて、基材１１のグラファイト化によって形成された電路が導電パターン１３１同士を連結するように成長しても貫通孔３２でその電路の成長を抑止することができる。そのため、導電パターン１３１間が電路で連結するのをより効果的に防ぐことができる。従って、ランド３６−ランド１３６間が電路で連結されて短絡するのを防ぐことができる。
【００４８】
また、プリント基板１０の貫通孔３３は、ランド１４１，１５１間であって、導体パターン１３２，１３３間に形成されているので、ランド１４１，１５１近傍の半田にクラックが生じて、基材１１のグラファイト化によって形成された電路が、ランド１４１，１５１同士を結ぶように成長しても貫通孔３３でその成長を抑止することができる。そのため、導電パターン１３２，１３３間が電路で連結するのをより効果的に防ぐことができる。従って、ランド１４１−ランド１５１間、ランド１４１−導電パターン１３３間及びランド１５１−導電パターン１３２間が電路で連結されて短絡するのを防ぐことができる。
【００４９】
また、プリント基板１０の貫通孔３４は、ランド１４２，１５２間であって、ランド１５２と導電パターン１４２間に形成されているので、ランド１４２，１５２近傍の半田にクラックが生じて、基材１１のグラファイト化によって形成された電路が、ランド１４２，１５２同士を結ぶように成長しても貫通孔３４でその成長を抑止することができる。そのため、ランド１５２と導電パターン１３２間が電路で連結するのをより効果的に防ぐことができる。従って、ランド１４２−ランド１５２間及び導電パターン１６５−導電パターン１６６が電路で連結されて短絡するのを防ぐことができる。
【００５０】
なお、貫通孔３１〜３４は長く形成されているので、グラファイト化による電路の進行を広い範囲で抑止することができる。
【００５１】
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいてさまざまな設計変更が可能なものである。例えば、本実施の形態におけるプリント基板１０に少なくとも１つ以上の貫通孔を設けておればよく、その貫通孔で前述したように電気部品の発熱によるプリント基板の熱膨張を吸収したり、半田にクラックが生じて基材がグラファイト化してもその貫通孔で抑止すればよい。また、本実施の形態の貫通孔３１〜３４は細長い形状（楕円形状）であるが、どのような形状であってもよく、効果的にプリント基板１０の熱膨張を吸収したり、基材のグラファイト化の進行を抑止できればよい。また、プリント基板は単層構造でもよい。
【００５２】
本発明によるプリント基板は、本実施の形態の電力供給装置以外のプリント基板が適用される装置にも適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明によるプリント基板を含んでいる電力供給装置が適用された装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す電力供給装置に使用されるプリント基板のシルク印刷の内容を示す説明図である。
【図３】図２におけるプリント基板のＡ−Ａ断面図である。
【図４】図１に示す電力供給装置に使用されるプリント基板の第１層の平面図である。
【図５】図１に示す電力供給装置に使用されるプリント基板の第２層の平面図である。
【図６】図１に示す電力供給装置に使用されるプリント基板の第３層の平面図である。
【図７】図１に示す電力供給装置に使用されるプリント基板の第４層の平面図である。
【図８】図４における２点鎖線で囲まれた領域を示すプリント基板の第１層の拡大平面図である。
【図９】図４における２点鎖線で囲まれた領域を示すプリント基板の第２層の拡大平面図である。
【図１０】図４における２点鎖線で囲まれた領域を示すプリント基板の第３層の拡大平面図である。
【図１１】図４における２点鎖線で囲まれた領域を示すプリント基板の第４層の拡大平面図である。
【図１２】図８におけるＢ−Ｂ断面を示しており、（ａ）は半田にクラックが生じた状況を示すプリント基板の要部断面図であり、（ｂ）は半田に生じたクラックにアーク放電が生じて新たな電路が形成された状況を示すプリント基板の要部断面図である。
【符号の説明】
【００５４】
１ 電力供給装置
２ 電源
３ 漏電ブレーカ
４ 制御装置
５ 負荷装置
１０ プリント基板
１１ 基材
１５ スルーホール
１６ 半田
２０ 電気部品
２１ リード
３１，３２，３３，３４ 貫通孔
１３１ 導体パターン
１３６ ランド
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気回路に使用される単層または多層のプリント基板であって、
複数の電気部品が実装される基材と、
前記電気部品のリードに接合され、前記電気部品に電力を供給する複数のランドと、
前記ランドに接合されるように形成された複数の導体パターンと、
前記基材の厚み方向に貫通された貫通孔とを含んでなることを特徴とするプリント基板。
【請求項２】
前記貫通孔が、隣接する前記ランド間に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のプリント基板。
【請求項３】
前記貫通孔が、前記ランドと、前記ランド近傍に形成された導体パターンとの間に配置されていることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載のプリント基板。
【請求項４】
前記貫通孔の長さが、前記ランドの直径より大きいことを特徴とする請求項１〜３に記載のプリント基板。
【請求項５】
前記貫通孔が、隣接する前記ランド間を結ぶ方向と直交する方向に長く形成されていることを特徴とする請求項４に記載のプリント基板。
【請求項６】
前記貫通孔の隣接する前記ランド間を結ぶ方向の幅が、前記ランド近傍にまで存在していることを特徴とする請求項５に記載のプリント基板。
【請求項７】
前記貫通孔が、前記ランドと前記ランド近傍に形成された導体パターンとを結ぶ方向と直交する方向に長く形成されていることを特徴とする請求項４に記載のプリント基板。
【請求項８】
前記貫通孔の前記ランドと前記ランド近傍に形成された導体パターンとを結ぶ方向の幅が、前記ランド及び前記導体パターン近傍にまで存在していることを特徴とする請求項７に記載のプリント基板。
【請求項１】
電気回路に使用される単層または多層のプリント基板であって、
複数の電気部品が実装される基材と、
前記電気部品のリードに接合され、前記電気部品に電力を供給する複数のランドと、
前記ランドに接合されるように形成された複数の導体パターンと、
前記基材の厚み方向に貫通された貫通孔とを含んでなることを特徴とするプリント基板。
【請求項２】
前記貫通孔が、隣接する前記ランド間に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のプリント基板。
【請求項３】
前記貫通孔が、前記ランドと、前記ランド近傍に形成された導体パターンとの間に配置されていることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載のプリント基板。
【請求項４】
前記貫通孔の長さが、前記ランドの直径より大きいことを特徴とする請求項１〜３に記載のプリント基板。
【請求項５】
前記貫通孔が、隣接する前記ランド間を結ぶ方向と直交する方向に長く形成されていることを特徴とする請求項４に記載のプリント基板。
【請求項６】
前記貫通孔の隣接する前記ランド間を結ぶ方向の幅が、前記ランド近傍にまで存在していることを特徴とする請求項５に記載のプリント基板。
【請求項７】
前記貫通孔が、前記ランドと前記ランド近傍に形成された導体パターンとを結ぶ方向と直交する方向に長く形成されていることを特徴とする請求項４に記載のプリント基板。
【請求項８】
前記貫通孔の前記ランドと前記ランド近傍に形成された導体パターンとを結ぶ方向の幅が、前記ランド及び前記導体パターン近傍にまで存在していることを特徴とする請求項７に記載のプリント基板。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００５−４５０６０（Ｐ２００５−４５０６０Ａ）
【公開日】平成１７年２月１７日（２００５．２．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００３−２７８３５６（Ｐ２００３−２７８３５６）
【出願日】平成１５年７月２３日（２００３．７．２３）
【出願人】（０００１３５３１３）ノーリツ鋼機株式会社 (1,824)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１７年２月１７日（２００５．２．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１５年７月２３日（２００３．７．２３）
【出願人】（０００１３５３１３）ノーリツ鋼機株式会社 (1,824)
【Ｆターム（参考）】
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