JPH0778547A

JPH0778547A - 回路基板

Info

Publication number: JPH0778547A
Application number: JP22566093A
Authority: JP
Inventors: Yuzuru Kawazoe; 譲川副; Toshiya Onizuka; 俊哉鬼塚
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 1993-09-10
Filing date: 1993-09-10
Publication date: 1995-03-20

Abstract

(57)【要約】【目的】保護回路の溶断電圧の設定精度を向上させ
て、電子回路の保護を確実に行うことができる回路基板
を提供すること。【構成】雷サージ電流の突入のおそれのある外部のコ
ンセント１と内部の電子部品２とを結ぶ回路３，４を金
属泊パターン３１，４１で構成し、この金属泊パターン
３１，４１の途中に、所定の電流値の雷サージ電流で溶
断するよう金属泊パターン３１，４１の幅を狭くした狭
幅部３１ａ，４１ａを形成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、回路基板に関し、特
に、雷サージ電流が侵入して電子回路などが破壊される
のを防止する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、雷サージ電流の侵入防止として
は、図６あるいは図７に示すような保護回路が知られて
いる。すなわち、図６に示す保護回路は、筐体接地を行
わない場合の保護回路であり、電子回路０１と、商用電
源に接続用のコンセント０２とを結ぶ各回路０３，０４
の途中には、それぞれヒューズ０５，０６が設けられて
いるとともに、保護回路素子０７が設けられている。な
お、０８は電源アースである。また、図７に示す保護回
路は、筐体接地を行う保護回路であって、保護回路素子
０７，０７の間をアース０９で接地している。なお、上
記両保護回路のヒューズ０５，０６を省略する場合もあ
る。

【０００３】図６に示す保護回路では、コンセント０２
から雷サージ電流が突入した場合、ヒューズ０５，０６
を溶断しない電流値で、かつ、それに伴う雷サージ電圧
が保護回路素子０７の作動値以上であれば、回路０３あ
るいは０４を経てヒューズ０５あるいは０６を通り、さ
らに保護回路素子０７→ヒューズ０６あるいは０５→電
源アース０８に流れて、電子回路０１への侵入を防止す
る。また、雷サージ電流の電流値が過大な場合には、ヒ
ューズ０５あるいは０６が溶断して電子回路０１へ雷サ
ージ電流が流れるのを防止して破壊を防止する。

【０００４】また、図７に示す保護回路では、コンセン
ト０２から入った雷サージ電流は、その電流値がヒュー
ズ０５，０６を溶断しない電流値であり、かつそれに伴
う雷サージ電圧が保護回路素子０７，０７の作動値以上
であれば、雷サージ電流は、回路０３あるいは０４から
ヒューズ０５あるいは０６を通り、保護回路素子０７を
経てアース０９に流れる。また、雷サージ電流の電流値
が過大な場合には、ヒューズ０５あるいは０６が溶断し
て電子回路０１へ雷サージ電流が流れるのを防止して破
壊を防止する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来装置では、ヒューズ０５，０６はその構造上、細か
い溶断電流値を設定し難くばらつきが生じ易い。そし
て、溶断電流値が高い方へずれて保護回路素子０７の許
容範囲を越えてしまった場合や、あるいは、複数回の雷
サージ電流の侵入により保護回路素子０７の劣化が生じ
た場合には、ヒューズ０５，０６が溶断する前に雷サー
ジ電流が保護回路素子０７の破壊を招いてしまうという
問題が生じる。このように、ヒューズ０３，０４が溶断
することなく保護回路素子０７が破壊されてしまった場
合、電子回路０１は、異常なく使用できるため、保護回
路素子０７の破壊に気付くことがなく、再び、雷サージ
電流が突入した時に、ヒューズ０３，０４が溶断しない
弱い雷サージ電流でも電子回路０１に侵入してしまい、
暴走などの誤動作が生じたり破壊されてしまうおそれも
ある。

【０００６】また、ヒューズ０３，０４の溶断電流値が
低い方にずれた場合には、雷サージ電流が設定値以下の
場合でもヒューズ０３あるいは０４が溶断してしまい、
その度にヒューズを交換する必要が生じる。

【０００７】加えて、ヒューズ０３，０４を用いると、
製造の際に、ヒューズを設置する手間が生じるし、しか
も、ヒューズを設置するスペースも確保する必要があ
り、基板の実装面積に制約が加わり、設計自由度が低下
する。

【０００８】本発明は、上述の従来の問題点に着目して
なされたもので、保護回路の溶断電流の設定精度を向上
させて、しかも、電子回路の保護を確実に行うことがで
きる回路基板を提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明では、保
護回路素子に至る回路中に金属泊パターンを設け、この
金属泊パターンに所定の電流値で溶断する狭幅に形成し
た狭幅部を設けて上述の目的を達成することとした。

【００１０】すなわち、本発明は、雷サージ電流の突入
のおそれのある外部の配線と内部の電子部品とを結ぶ回
路中に、電子部品の最大許容以上の雷サージ電流の突入
時に雷サージ電流が電子部品へ流れないように作動する
保護回路素子が設けられた回路基板において、前記外部
配線と電子部品とを結ぶ回路を金属泊パターンで構成
し、この金属泊パターンに、所定以上の雷サージ電流で
溶断するよう金属泊パターンの幅を狭くした狭幅部を形
成したことを特徴とする。

【００１１】なお、外部配線と電子部品とを結ぶ回路を
構成する金属泊パターンは、この回路の少なくとも一部
に設ければよく、この回路全体を金属泊パターンで形成
する必要はない。

【００１２】

【作用】雷サージ電流の突入時の作動を説明する。

【００１３】雷サージ電流の電流値が金属泊パターンの
狭幅部の溶断電流値よりも低い場合には、雷サージ電流
は保護回路素子側に流れることにより、電子部品側に電
流が入り込むことはなく、電子部品に異常は生じない。

【００１４】次に、雷サージ電流の電流値が金属泊パタ
ーンの狭幅部の溶断電流値以上である時には、狭幅部が
溶断して、雷サージ電流が電子部品に流れることはな
く、電子部品の破壊が防止される。また、この狭幅部が
溶断されることで、電子部品が作動しなくなるが、この
ような異常の発生により、雷サージ電流が突入したこと
を知ることができる。

【００１５】

【実施例】本発明実施例を図面に基づいて説明する。

【００１６】図１は、本発明第１実施例の回路基板Ａを
示す図で、この回路基板Ａは、筐体接地を行わない例で
あって、商用電源に接続するためのコンセント１と電子
部品２とを結ぶ回路３，４の途中に銅箔パターン３１，
４１が設けられている。そして、この銅箔パターン３
１，４１の途中に、一般部の幅ａよりも狭い幅ｂの狭幅
部３１ａ，４１ａが設けられている。

【００１７】また、これら狭幅部３１ａ，４１ａよりも
電子部品２側の位置において、銅箔パターン３１，４１
を結んで保護回路素子５が設けられている。この保護回
路素子５は、雷サージ電流が流れた際に伴う電圧が所定
値以上であれば雷サージ電流を電子部品２に対して迂回
させるよう作動するもので、このような迂回作動を行う
時の所定値を本実施例ではサージ電圧値Ｖ_a という。な
お、このサージ電圧値Ｖ_a は、電子部品２に最大許容の
電圧よりも僅かに低い値に設定されている。

【００１８】そして、前記狭幅部３１ａ，４１ａは、所
定電流値以上の雷サージ電流が流れると溶断されるよう
に設定されており、この電流値を本実施例では、溶断電
流値Ｉ_b という。なお、この溶断電流値Ｉ_b は、保護回
路素子５が破壊される破壊電流値Ｉ_c よりも僅かに低い
値に設定されている。

【００１９】なお、図中６は電源アースである。

【００２０】次に、雷サージ電流突入時の作動を場合分
けして説明する。

【００２１】a)雷サージ電流値＜溶断電流値Ｉ_b である
時商用電源からコンセント１に雷サージ電流が入った場
合、その電流値が溶断電流値Ｉ_b よりも小さい時には、
狭幅部３１ａ，４１ａは溶断することなく、雷サージ電
流は銅箔パターン３１，４１を流れる。

【００２２】この時、雷サージ電圧値は、サージ電圧値
Ｖ_a を越えることになり、商用電源から突入した雷サー
ジ電流は、電子部品２を迂回して保護回路素子５を通り
電源アース６へ流れる。したがって、電子部品２に異常
は生じない。

【００２３】b)雷サージ電流値≧溶断電流値Ｉ_b である
時商用電源から突入した雷サージ電流の電流値が狭幅部３
１ａ，４１ａの溶断電圧値Ｖ_b を越えていると、狭幅部
３１ａあるいは４１ａが溶断する。

【００２４】したがって、雷サージ電流は、電子部品２
に流れることはなく電子部品２が破壊されることはな
い。また、この溶断により電子部品２へ電源供給できな
くなるので、回路基板Ａに異常が生じたこを知ることが
できる。

【００２５】以上説明したように、本実施例にあって
は、過大な雷サージ電流により溶断する部分を、回路
３，４の一部を構成する銅箔パターン３１，４１に形成
した狭幅部３１ａ，４１ａにより構成するようにしたた
め、溶断電流値Ｉ_b を銅箔の厚さならびに幅により正確
に管理でき、ばらつきが少ないという効果が得られる。

【００２６】さらに、このように溶断電流値Ｉ_b を正確
に管理できることで、この溶断電流値Ｉ_b を保護回路素
子５が破壊されて機能しなくなってしまう電流値よりも
僅かに低い値に、マージンを考えることなく設定でき
る。このため、狭幅部３１ａ，４１ａが溶断するのを、
保護回路素子５を破壊しないぎりぎりの値に設定して、
雷サージ電流に対する耐力を向上できるという効果が得
られる。

【００２７】また、ヒューズを用いないから、ヒューズ
を設置するためのスペースが不要であり、しかも、ヒュ
ーズを取り付ける手間も省くことができるという効果が
得られる。ちなみに、本実施例では、狭幅部３１ａ，４
１ａが溶断すると、回路基板Ａ自体を交換する必要があ
るが、従来も、ヒューズが溶断する程の雷サージ電流の
突入があった場合には、ヒューズだけではなしに電子部
品も交換することが一般的であって、これは、従来の問
題点で述べたように、ヒューズの溶断電流値の設定精度
が低いこともあって、外見的に電子部品に影響がなくて
も、保護回路素子や電子部品が劣化している可能性が高
いため行うもので、したがって、本実施例のように回路
基板を取り換えても、従来よりも、修理代が高価になる
訳ではない。また、従来のヒューズは、過大な雷サージ
電流の突入時に、破裂や火災などの重大な破壊が生じる
のを防止することを最大の目的としており、電子部品２
を異常の発生から100%確実に守ることは考えておらず、
本実施例にあっても、過大な雷サージ電流の突入があっ
た場合には、回路基板Ａごと電子回路２を交換する。

【００２８】次に、他の実施例について説明するが、こ
れらの説明にあたり第１実施例と同じ構成には同じ符号
をつけて説明を省略する。また、作用効果についても、
第１実施例との相違点について述べることとして、第１
実施例と同様の作用効果については説明を省略する。

【００２９】図２は、第２実施例の回路基板Ｂを示して
いる。この第２実施例は、筐体接地を行った例であっ
て、保護回路素子５，５がアース７により接地されてい
る。

【００３０】a)雷サージ電流値＜溶断電流値Ｉ_b である
時保護回路素子５，５が作動して、商用電源からコンセン
ト１に突入した雷サージ電流は、いずれかの回路３，４
から保護回路素子５，５のいずれかを通り、アース７へ
流れる。

【００３１】b)雷サージ電流値≧溶断電流値Ｉ_b である
時商用電源から突入した雷サージ電流の電流値が、狭幅部
３１ａ，４１ａの溶断電流値Ｉ_b を越えていると、狭幅
部３１ａ，４１ａが溶断する。したがって、電子部品２
に雷サージ電流が流れることがなく重要破壊は生じな
い。

【００３２】図３は、第３実施例の回路基板Ｃを示して
いて、筐体接地を有する電話システムに適用した例であ
る。この電話システムは、例えば、図４に示すように、
システム回路１０が、外部の局線１１ならびに商用電源
１２に接続されているとともに、複数の電話機１３，１
４とドアホン１５に接続され、局線１１からの着信ある
いはドアホン１５からの入力に応じて内部スピーカから
信号音を出力したり、電話機１３，１４によりドアホン
１５との会話を可能とするような制御回路を内蔵したも
ので、図３に示すように、商用電源１２に接続される電
源回路１６や、局線１１に接続された電話回路１７を有
している。

【００３３】そして、前記局線１１と電話回路１７とを
結ぶ回路を構成する銅箔パターン１８，１９の途中に
は、第１実施例と同様の狭幅部１８ａ，１９ａが形成さ
れ、また、銅泊パターン１８，１９の間には、保護回路
素子５ａ，５ａが設けられている。同様に、商用電源１
２に接続するためのコンセント１と電源回路１６とを結
ぶ回路を構成する銅箔パターン２０，２１の途中にも、
狭幅部２０ａ，２１ａが形成され、かつ、銅泊パターン
２０，２１の間には、前記保護回路素子５ａ，５ａとは
サージ電圧値Ｖ_a が異なる保護回路素子５ｂ，５ｂが設
けられている。そして、各保護回路素子５ａ，５ｂは、
アース７により接地されている。なお、電話回路１７側
の狭幅部１８ａ，１９ａの溶断電流値Ｉ_b と、電源回路
１６側の狭幅部２０ａ，２１ａの溶断電流値Ｉ_b とは、
各保護回路素子５ａ，５ｂの破壊電流値Ｉ_c の違いに応
じて、それぞれ異なる値に設定されている。

【００３４】したがって、局線１１から雷サージ電流が
突入した場合、雷サージ電流の電流値が、狭幅部１８
ａ，１９ａの溶断電流値Ｉ_b よりも小さい場合には、保
護回路素子５ａにより雷サージ電流がアース７に流れて
電話回路１７が保護される。

【００３５】また、雷サージ電流の電流値が、狭幅部１
８ａ，１９ａの溶断電流値Ｉ_b よりも高い時は、狭幅部
１８ａ，１９ａが溶断されて電話回路１７中の電子部品
（図示省略）の重大破壊が防止される。

【００３６】次に、商用電源１２から雷サージ電流が突
入した場合、その電流値が狭幅部２０ａ，２１ａの溶断
電流Ｉ_b よりも低ければ、保護回路素子５ｂにより雷サ
ージ電流がアース７へ流れる。

【００３７】また、雷サージ電流の電流値が、狭幅部２
０ａ，２１ａの溶断電流値Ｉ_b よりも高ければ狭幅部２
０ａ，２１ａが溶断して、電源回路１６中の電子部品
（図示省略）の重大破壊が防止される。

【００３８】次に、図５に示す第４実施例について説明
すると、この第４実施例は、第３実施例と同様の電話シ
ステムに適用した例であって、筐体接地を有していない
点で第３実施例と相違している。したがって、第４実施
例では、保護回路素子５ａ，５ａならびに保護回路素子
５ｂ，５ｂのいずれも接地されていない。

【００３９】次に、第４実施例において、特に、溶断電
流値Ｉ_b よりも高い過大な雷サージ電流が突入した時の
作用を場合分けして説明する。

【００４０】a)雷サージ電流局線突入時雷サージ電流が局線１１に突入した時は、図中Ｖ_n1で示
すノーマルモードの流れでは、銅泊パターン１８あるい
は１９の狭幅部１８ａあるいは１９ａが溶断する。ま
た、図中Ｖ_c1で示すように商用電源（コンセント１）側
に流れるコモンモードでは、各狭幅部１８ａ，１９ａ，
２０ａ，２１ａのいずれかが溶断する。

【００４１】なお、前記銅泊パターン１８，１９は、狭
幅部１８ａ，１９ａを含んで全体に0.35μｍの厚みに形
成され、また、幅広の部分の寸法（図１の寸法ａ）が1.
5mmであるのに対して、前記狭幅部１８ａ，１９ａは、
その幅寸法（図１の寸法ｂ）が0.4mm で長さ（図１の寸
法ｂの部分の長さ）が0.5mm に形成されている。この実
施例の場合では、実験の結果、ノーマルモードでは２１
KVまで溶断せず、コモンモードでは１８KVまで溶断しな
かった。ちなみに、狭幅部１８ａ，１９ａの幅寸法を0.
3mm とした場合、コモンモードでは１３KVまで溶断せ
ず、0.2mm とした場合は、同じくコモンモードでは９KV
まで溶断しなかった。

【００４２】b)雷サージ電流商用電源突入時雷サージ電流が商用電源に突入した時には、図中Ｖ_n2で
示す流れのノーマルモードでは、狭幅部２０ａあるいは
２１ａが溶断する。また、図中Ｖ_c2で示すように、局線
１１側へ流れるコモンモードでは、各狭幅部１８ａ，１
９ａ，２０ａ，２１ａのいずれかが溶断する。

【００４３】なお、各狭幅部２０ａ，２１ａを、上述の
各狭幅部１８ａ，１９ａと同じ寸法に形成した場合、ノ
ーマルモードでは６KVまで溶断せず、コモンモードでは
１２KVまで溶断しなかった。

【００４４】以上、実施例について説明してきたが具体
的な構成はこの実施例に限られるものではなく、本発明
の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明
に含まれる。実施例では、電話システムを代表例として
示したが、本発明の回路基板は、これに限られることは
なく、雷サージ電流の突入のおそれのある他の回路に用
いることができる。また、金属泊パターンとして実施例
では、銅泊パターンを示したが、金や銀などの他の金属
泊パターンを用いることができる。

【００４５】

【発明の効果】以上説明してきたように本発明の回路基
板にあっては、外部配線と内部の電子部品とを結ぶ回路
を金属泊パターンで構成し、この金属泊パターンの途中
に、所定以上の雷サージ電流が流れると溶断する狭幅部
を設けたため、この狭幅部が溶断する溶断電流値の管理
を狭幅部の幅ならびに厚みで正確に行うことができるも
ので、ヒューズを設けるのに比べて溶断電流値の設定が
容易で確実であるという効果が得られる。さらに、この
ように溶断電流値の設定が確実でばらつきが少ないこと
から、この溶断電流値を、保護回路素子を破壊する電流
値のぎりぎりまで高めることができ、これにより、保護
回路素子のサージ作動を行う範囲を広く設定して雷サー
ジ電流に対する耐力を向上できるという効果が得られる
とともに、無用に狭幅部が溶断することもないという効
果が得られる。

【００４６】また、本発明の回路基板では、ヒューズを
用いないようにしたため、ヒューズを設置するためのス
ペースが不要となり、しかも、ヒューズを取り付ける手
間も省くことができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明第１実施例の回路基板を示す回路図であ
る。

【図２】本発明第２実施例の回路基板を示す回路図であ
る。

【図３】本発明第３実施例の回路基板を示す回路図であ
る。

【図４】第３実施例を適用した電話システムを示す全体
図である。

【図５】本発明第４実施例の回路基板を示す回路図であ
る。

【図６】従来技術を示す回路図である。

【図７】従来技術を示す回路図である。

【符号の説明】

１コンセント（外部の配線）２電子部品３回路３１銅泊パターン（金属泊パターン）３１ａ狭幅部４回路４１銅泊パターン（金属泊パターン）４１ａ狭幅部５保護回路素子５ａ保護回路素子５ｂ保護回路素子１１局線（外部の配線）１６電源回路（電子部品）１７電話回路（電子部品）１８銅泊パターン（金属泊パターン）１８ａ狭幅部１９銅泊パターン（金属泊パターン）１９ａ狭幅部２０銅泊パターン（金属泊パターン）２０ａ狭幅部２１銅泊パターン（金属泊パターン）２１ａ狭幅部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】雷サージ電流の突入のおそれのある外部
の配線と内部の電子部品とを結ぶ回路中に、電子部品の
最大許容以上の雷サージ電流の突入時に雷サージ電流が
電子部品へ流れないように作動する保護回路素子が設け
られた回路基板において、前記外部配線と電子部品とを結ぶ回路を金属泊パターン
で構成し、この金属泊パターンに、所定以上の雷サージ電流で溶断
するよう金属泊パターンの幅を狭くした狭幅部を形成し
たことを特徴とする回路基板。