特開 2022-133500 プリント配線基板

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022133500

(43)【公開日】2022-09-14

(54)【発明の名称】プリント配線基板

(51)【国際特許分類】

   H05K 1/02 20060101AFI20220907BHJP

   H05K 1/18 20060101ALI20220907BHJP

【ＦＩ】

H05K1/02 J

H05K1/18 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021032200

(22)【出願日】2021-03-02

(71)【出願人】

【識別番号】000109026

【氏名又は名称】ダイニチ工業株式会社

(72)【発明者】

【氏名】白崎 正

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 晴紀

【テーマコード（参考）】

5E336

5E338

【Ｆターム（参考）】

5E336AA02

5E336AA05

5E336AA12

5E336BB01

5E336BB02

5E336BC02

5E336BC04

5E336CC52

5E336CC53

5E336CC56

5E336CC60

5E338AA01

5E338AA02

5E338BB03

5E338BB04

5E338BB13

5E338BB75

5E338CD11

5E338EE22

5E338EE31

(57)【要約】

【課題】実装効率の高い部品配置を可能とすることで小型かつ互換性に優れたプリント配線基板を提供すること。
【解決手段】基板の一部に電気部品を選択的に実装可能な選択的領Ｒを設け、実装パターンとして少なくとも第１実装パターンと第２実装パターンを設定する。第１実装パターンを構成する第１電気部品５１と第２電気部品５２はそれぞれ、第２実装パターンを構成する第３電気部品５３と第４電気部品５４と実装位置の一部が重なり、さらに第２電気部品５２は第３電気部品５３と実装位置の一部が重なるよう配置する。このように、選択的領域Ｒに複数の電気部品の組み合わせからなる実装パターンを設定し、複数の電気部品の実装位置を重ねて配置することで、基板上の実装効率を向上させることができる。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電気部品を接続する配線パターンが基板上に形成されたプリント配線基板であって、
前記基板の一部に前記電気部品が選択的に実装可能な選択的領域が設けられ、
前記選択的領域には、前記電気部品の実装パターンが複数設定されており、
前記実装パターンは、第１電気部品と第２電気部品とを含んで構成される第１実装パターンと、第３電気部品と第４電気部品とを含んで構成される第２実装パターンと、を有し、
前記第１電気部品と前記第３電気部品の実装位置の少なくとも一部が重なり、前記第２電気部品と前記第４電気部品の実装位置の少なくとも一部が重なり、前記第２電気部品と前記第３電気部品の実装位置の少なくとも一部が重なるプリント配線基板。

【請求項2】

前記第１電気部品と前記第３電気部品は、異なる機能を有する電気部品である請求項１記載のプリント配線基板。

【請求項3】

前記第２電気部品と前記第４電気部品は、同じ機能を有する電気部品である請求項２記載のプリント配線基板。

【請求項4】

前記第２電気部品と前記第４電気部品は、電流ヒューズである請求項３記載のプリント配線基板。

【請求項5】

前記選択的領域に配置される電気部品は、前記基板の同一面に実装されている請求項１から４のいずれかに記載のプリント配線基板。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電気部品を実装するプリント配線基板に関するものである。

【背景技術】

【0002】

多数の電気部品を実装するプリント配線基板では、実装される電気部品の形状やピン配置等を考慮して実装パターンが設計される。このとき、電気部品の生産終了に伴い入手が困難になったり、性能やコスト等の面から電気部品が使用できなくなるような事態に備えるため、予め差し替え可能な複数の電気部品に対応した実装パターンを形成することが一般的に行われている（例えば、特許文献１）。これにより、何らかの理由によって電気部品の変更を余儀なくされた場合でも、実装パターンを再設計することなく、電気部品を差し替えるだけで基板を継続使用することが可能となるため、設計のコストを抑えるとともに生産性を向上させることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００１－１６０６６２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

なお、基板上には多数の電気部品が入り組んで配置されているため、差し替えられる部品の大きさも踏まえた上で、その近傍に配置する部品と干渉しないように実装パターンを設計しなければならない。しかしながら、たとえ同一種類の電気部品であっても、その大きさやピン配置は様々であり、現在実装されているものより実装面積の大きい部品へ変更しなければならない場合もある。そのため、単純に差し替え可能にしただけでは、デッドスペースが増えてしまい所定の範囲内にすべての部品を配置することができなくなるおそれがある。この場合、基板のサイズを大きくしなければならず、結果的にコストアップを招いてしまうことになる。

【0005】

また、安全規格の変更に対処するために部品の追加が必要となることも起こり得る。現状では実装不要な部品であっても、将来的な互換性を考えると基板に実装スペースを確保しておくことが望まれるが、基板のサイズを変えずに追加部品のスペースを確保するためには、いかに効率よく部品を配置するかが重要な課題となっていた。

【0006】

本発明は、上記課題を解決するためのもので、実装効率の高い部品配置を可能とすることで小型かつ互換性に優れたプリント配線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】

【0007】

本発明は、電気部品を接続する配線パターンが基板上に形成されたプリント配線基板であって、
前記基板の一部に前記電気部品が選択的に実装可能な選択的領域が設けられ、
前記選択的領域には、前記電気部品の実装パターンが複数設定されており、
前記実装パターンは、第１電気部品と第２電気部品とを含んで構成される第１実装パターンと、第３電気部品と第４電気部品とを含んで構成される第２実装パターンと、を有し、
前記第１電気部品と前記第３電気部品の実装位置の少なくとも一部が重なり、前記第２電気部品と前記第４電気部品の実装位置の少なくとも一部が重なり、前記第２電気部品と前記第３電気部品の実装位置の少なくとも一部が重なるプリント配線基板である。

【発明の効果】

【0008】

上述のように構成することにより、実装効率の高い部品配置が可能となるため、小型かつ互換性に優れたプリント配線基板となる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本実施形態のプリント配線基板の平面図である。

【図2】本実施形態のプリント配線基板における第１実装パターンの一例を示す模式図である。

【図3】本実施形態のプリント配線基板における第２実装パターンの一例を示す模式図である。

【図4】第１実装パターンの一例を示す平面図である。

【図5】第２実装パターンの一例を示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

好適と考える本発明の実施形態を、本発明の作用を示して簡単に説明する。

【0011】

本発明は、電気部品が実装されるプリント配線基板であって、電気部品を選択的に実装可能な選択的領域には、実装パターンとして少なくとも第１実装パターンと第２実装パターンが設定されている。そして、第１実装パターンを構成する第１電気部品と第２電気部品はそれぞれ、第２実装パターンを構成する第３電気部品と第４電気部品と実装位置の一部が重なり、さらに第２電気部品は第３電気部品と実装位置の一部が重なるよう設計されている。つまり、選択的領域には、複数の電気部品の組み合わせからなる実装パターンを設定し、複数の電気部品の実装位置を重ねて配置することで、基板上の実装効率を向上させることができる。これにより、部品の大きさや形状が変わった場合でも、所定の実装範囲内に部品を配置することができるため、小型かつ互換性に優れたプリント配線基板となる。

【0012】

また、第１電気部品と第３電気部品は異なる機能を有する電気部品である。機能の変更や追加などが必要な場合には、第１電気部品と第３電気部品を異なる機能の電気部品に差し替えるだけで対応することができるため、将来的な機能変更も可能な互換性に優れたプリント配線基板となる。

【0013】

また、第２電気部品と第４電気部品は同じ機能を有する電気部品である。第２電気部品から第４電気部品に変更する際、同じ機能を有する電気部品からサイズの異なるものを選定すれば、実装効率のよい実装パターンを設定することができる。これにより電気部品の差し替えが容易になるため、より互換性に優れたプリント配線基板となる。

【0014】

また、第２電気部品と第４電気部品は電流ヒューズである。回路の安全対策として重要な部品である電流ヒューズの入れ替えが容易になるため、安全規格の変更に対しても柔軟に対応することができる互換性に優れたプリント配線基板となる。

【0015】

また、選択的領域に配置される電気部品は、基板の同一面に実装されている。片面のみに電気部品が実装され、電気部品の配置に余裕がない場合でも容易に部品の差し替えが可能となる。

【実施例0016】

以下、本発明の一実施例を図面により説明する。

【0017】

図１は、本実施形態のプリント配線基板の平面図であって、プリント配線基板１には多数の電気部品５が実装されている。この電気部品５には、チップコンデンサ、チップトランジスタのように、基板表面に直接半田付けして実装される表面実装部品と、抵抗、トランス、コイル、電流ヒューズ、リレー、ジャンパー線等のように、リード端子を挿入穴に挿入し、反対側の面ではんだ付けして実装される挿入部品がある。

【0018】

また、プリント配線基板１は、基板２、配線パターン３、ソルダーレジスト４、を備えている。本実施形態のプリント配線基板１は、基板２の片面にのみ配線パターン３が設けられている片面基板であって、図１は挿入部品の実装面１ａを図示している。そのため、配線パターン３は実装面１ａの反対側の面に形成されている（図２、図３を参照）。配線パターン３は、銅などの導電性の高い金属材料からなり、基板２は配線パターン３を露出させる必要のある領域を除いて、全面がソルダーレジスト４により被覆されている。このプリント配線基板１に実装された電気部品５は、配線パターン３によって電気的に接続される。

【0019】

基板２の一部には、電気部品５を選択的に実装することができる選択的領域Ｒが設けられる。図１において、破線で囲んだ部分が本実施形態における選択的領域Ｒである。生産終了に伴い入手が困難になったり、性能やコスト等の面から電気部品５が使用できなくなるような事態に備えるため、この選択的領域Ｒには予め差し替え可能な複数の電気部品５に対応した実装パターンが設定されている。回路に求められる機能やコストに応じて、複数ある実装パターンの中から１つを選択して電気部品５が配置される。

【0020】

次に、図２、図３を用いて、実装パターンについて説明する。図２は、本実施形態のプリント配線基板における第１実装パターンの一例を示す模式図であり、図３は、本実施形態のプリント配線基板における第２実装パターンの一例を示す模式図であって、実装面１ａに対して反対側の面に形成されている配線パターン３を透視させた状態を示している。本実施形態では、選択的領域Ｒに対して、第１実装パターンと第２実装パターンの２つのパターンが設定されている場合について説明するが、実装パターンは２つ以上設定されていてもよい。

【0021】

図２に示す第１実装パターンは、第１電気部品５１と、第２電気部品５２とを備えている。そして、図３に示す第２実装パターンは、第３電気部品５３と、第４電気部品５４とを備えている。各電気部品と配線パターン３との接点を図中に黒丸で示す。なお、各実装パターンにはこれ以外の電気部品５を備えていても構わない。また、第１電気部品５１、第２電気部品５２、第３電気部品５３、第４電気部品５４は、表面実装部品または挿入部品のいずれであってもよく、配線パターン３との接点の位置もこれに限るものではない。

【0022】

第１電気部品５１と第３電気部品５３は実装位置の一部が重なっている。例えば、第１電気部品５１は２本のリード端子を備え、第３電気部品５３は４本のリード端子を備えた電気部品であって、その形状は縦方向および横方向の長さが異なっている。第１電気部品５１の２つの端子は、第３電気部品５３の４つの端子のいずれかと接点ｃ１、ｃ２を共有している。また、第１電気部品５１は、第３電気部品５３の外形の内側に配置することができ、これにより実装面積を大きくすることなく実装パターンが形成される。

【0023】

第２電気部品５２と第４電気部品５４は実装位置の一部が重なっている。例えば、第２電気部品５２と第４電気部品５４はともに２本のリード端子を備えた電気部品であって、その形状は横方向の長さが異なっている。そして、第２電気部品５２と第４電気部品５４の一方のリード端子は接点ｃ３を共有している。また、第４電気部品５４は、第２電気部品５２の外形の内側に配置することができ、これにより実装面積を大きくすることなく実装パターンが形成される。

【0024】

さらに、第２電気部品５２と第３電気部品５３は実装位置の一部が重なっている。第２電気部品５２の他方の端子は、第３電気部品５３の実装位置の内側に配置された接点ｃ４に繋がっている。つまり、第２電気部品５２の実装位置は、第３電気部品５３と第４電気部品５４の両方の実装位置と重なるようになっている。

【0025】

例えば、第１電気部品５１を第３電気部品５３に変更する場合、第３電気部品５３は第２電気部品５２と実装位置が重なっているため、単体での部品変更はできない。しかしながら、第１電気部品５１と第２電気部品５２を組み合わせて第１実装パターンとし、第３電気部品５３と第４電気部品５４を組み合わせて第２実装パターンとすれば、第１実装パターンから第２実装パターンに変更することで、第１電気部品５１を第３電気部品５３へ変更することが可能となる。また、第２電気部品５２と第３電気部品５３とは実装位置の一部が重なるよう配置されているので、基板２のデッドスペースも少なくなり、実装効率を向上させることができる。

【0026】

第４電気部品５４を第２電気部品５２に変更する場合も同様である。第２電気部品５２は第３電気部品５３と実装位置が重なっているため単体での部品変更はできないが、電気部品を組み合わせて実装パターンとすることで、第２実装パターンから第１実装パターンに変更することが可能となり、第４電気部品５４を第２電気部品５２へ変更することができる。

【0027】

このように、選択的領域Ｒに、複数の電気部品の組み合わせからなる実装パターンを設定することで、サイズの小さい電気部品をサイズの大きい電気部品に変更する場合でも、所定の実装範囲内に電気部品を配置することができる。また、複数の電気部品の実装位置を重ねて配置することで、基板２のデッドスペースも小さくすることできるため、実装効率も向上させることができ、小型かつ互換性に優れたプリント配線基板となる。電気部品が選択的領域Ｒの同一面に実装される場合には、その効果がより発揮される。

【0028】

また、第１電気部品５１と第３電気部品５３とは異なる機能を有する電気部品としてもよい。これにより、第１実装パターンと第２実装パターンのどちらを採用するかで回路システムを変更することができる。将来的に回路システムを変更する可能性がある場合にも対応することができるため、より互換性に優れたプリント配線基板となる。

【0029】

このとき、第２電気部品５２と第４電気部品５４とは同じ機能を有する電気部品としてもよい。実装パターンを設定する際に、同じ機能を有する電気部品からサイズの異なるものを選定すれば、実装効率のよい実装パターンを設定することができる。

【0030】

次に、実装パターンの具体例について、図４および図５を用いて説明する。図４は、第１実装パターンの一例を示す平面図であり、図５は、第２実装パターンの一例を示す平面図であって、実装面１ａに対して反対側の面に形成されている配線パターン３を透視させた状態を示している。第１実装パターンは、第１電気部品としてのジャンパー線６と、第２電気部品としての電流ヒューズＡ７を備えている。第２実装パターンは、第３電気部品としてのリレー８と、第４電気部品としての電流ヒューズＢ９を備えている。これらはいずれも挿入部品であって、基板２に設けられた挿入孔に実装面１ａからリード端子を挿入し、反対側の面に設けられたランドにてはんだ付けされる。各電気部品と配線パターン３との接点となる挿入孔を図中に黒丸で示す。なお、各実装パターンには前述した以外の電気部品を備えていても構わないし、挿入孔の位置もこれに限るものではない。

【0031】

ジャンパー線６とリレー８は、実装位置が重なるように配置されている。ジャンパー線６の実装面積はリレー８の実装面積よりも小さく、またジャンパー線６の両端は、リレー８の４つの端子のいずれかと挿入孔ｈ１、ｈ２を共有している。ジャンパー線６は、リレー８の外形の内側に配置することができ、これにより実装面積を大きくすることなく実装パターンが形成される。

【0032】

ジャンパー線６は回路を短絡する目的で挿入される電気部品である。リレー８は電気信号に基づいて回路をＯＮ／ＯＦＦするために挿入される電気部品である。つまり、第１電気部品と第３電気部品とは異なる機能を有する電気部品である。回路を短絡状態（常時閉）にするか、ＯＮ／ＯＦＦを可能なようにするか、実装される電気部品により回路システムを切り替えることができる。

【0033】

電流ヒューズＡ７と電流ヒューズＢ９は、実装位置の一部が重なるように配置されている。電流ヒューズＡ７と電流ヒューズＢ９は、横方向の長さが異なっており、一方のリード端子が挿入孔ｈ３を共有している。電流ヒューズＢ９は、電流ヒューズＡ７の外形の内側に配置することができ、これにより実装面積を大きくすることなく実装パターンが形成される。

【0034】

電流ヒューズＡ７と電流ヒューズＢ９は、それぞれジャンパー線６とリレー８と直列に挿入されている。電流ヒューズは、回路を保護する目的で実装されるものであり、定格以上の電流が流れると溶断して回路を開く。電流ヒューズは使用する回路に応じて適切な定格電流のものを選定する必要がある。また、その大きさについては多種多様なものが存在しており、入手性や部品コスト等を踏まえた上で基板に実装可能な品種を変更できるように設計しておくことが望ましい。

【0035】

さらに、電流ヒューズＡ７とリレー８は実装位置の一部が重なっている。電流ヒューズＡ７の端子の他方は、リレー８の実装位置の内側に配置された挿入孔ｈ４に繋がっている。つまり、電流ヒューズＡ７の実装位置は、リレー８と電流ヒューズＢ９の両方の実装位置と重なるようになっている。

【0036】

回路システムを変更するため、ジャンパー線６を、リレー８に変更しようとする場合、リレー８と電流ヒューズＡ７の実装位置の一部が重なってしまうため、単体での部品変更はできない。しかしながら、ジャンパー線６と電流ヒューズＡ７を組み合わせて第１実装パターンとし、リレー８と電流ヒューズＢ９を組み合わせて第２実装パターンとすれば、第１実装パターンから第２実装パターンに変更することで、ジャンパー線６をリレー８に変更することが可能となる。また、電流ヒューズＡ７とリレー８とは実装位置の一部が重なるよう配置されているので、基板２のデッドスペースも少なくなり、実装効率を向上させることができる。

【0037】

また、電流ヒューズは回路の安全対策として重要な部品であるが、この電流ヒューズの入れ替えが容易になるため、使用される回路の定格電流に応じて適切な電流ヒューズを実装することができる。さらには、安全規格の変更等に対しても柔軟に対応することができる。

【0038】

このように、ジャンパー線６からリレー８への変更と同時に、電流ヒューズＡ７を大きさの小さい電流ヒューズＢ９に変更することで、基板２の実装パターンを変更することなく回路システムの変更を実現できる。よって、将来的な機能変更も可能な互換性に優れたプリント配線基板となる。

【0039】

本実施形態では、異なる機能を有する電気部品の一例として、ジャンパー線６とリレー８を示したが、これに限るものではない。回路の仕様等に応じて適宜設定することができる。また、電気部品は挿入部品に限るものではなく、表面実装部品にも適用することができる。

【符号の説明】

【0040】

１ プリント配線基板
２ 基板
３ 配線パターン
５１ 第１電気部品
５２ 第２電気部品
５３ 第３電気部品
５４ 第４電気部品
７ 電流ヒューズＡ
９ 電流ヒューズＢ
Ｒ 選択的領域

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】