JPS6235480A - 高電圧過渡防護装置 - Google Patents
高電圧過渡防護装置Info
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- JPS6235480A JPS6235480A JP61178989A JP17898986A JPS6235480A JP S6235480 A JPS6235480 A JP S6235480A JP 61178989 A JP61178989 A JP 61178989A JP 17898986 A JP17898986 A JP 17898986A JP S6235480 A JPS6235480 A JP S6235480A
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- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K1/00—Printed circuits
- H05K1/02—Details
- H05K1/0213—Electrical arrangements not otherwise provided for
- H05K1/0254—High voltage adaptations; Electrical insulation details; Overvoltage or electrostatic discharge protection ; Arrangements for regulating voltages or for using plural voltages
- H05K1/0257—Overvoltage protection
- H05K1/026—Spark gaps
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01T4/08—Overvoltage arresters using spark gaps structurally associated with protected apparatus
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- Shielding Devices Or Components To Electric Or Magnetic Fields (AREA)
- Elimination Of Static Electricity (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は高電圧過渡防護装置に関し、特に、プリント回
路板用の高圧過渡防護装置に関する。
路板用の高圧過渡防護装置に関する。
静電放電などによシ発生する高電圧過渡は電気回路に悪
影響を及ぼすものと考えられる。
影響を及ぼすものと考えられる。
たとえば、高電圧過渡は、誘電体を破壊し、その結果、
回路の様々な部分にアークを発生させる。受動回路素子
は様々な状態で故障する。アークの発生によりコンデン
サ内部の誘電体が局部的に破壊されるので、コンデンサ
には低い植列抵抗が形成されるか又は抵抗器を製造する
ために使用される材料を蒸発又は溶融してしまう。静電
放電と関連するエネルギー、電流及び電圧は半導体を故
障させる。
回路の様々な部分にアークを発生させる。受動回路素子
は様々な状態で故障する。アークの発生によりコンデン
サ内部の誘電体が局部的に破壊されるので、コンデンサ
には低い植列抵抗が形成されるか又は抵抗器を製造する
ために使用される材料を蒸発又は溶融してしまう。静電
放電と関連するエネルギー、電流及び電圧は半導体を故
障させる。
接合ワイヤや、薄い半導体材料の局部領域を溶融するの
に十分なエネルギーが存在する、高圧過渡は半導体の故
障又は異常な動作の原因になると考えられる。
に十分なエネルギーが存在する、高圧過渡は半導体の故
障又は異常な動作の原因になると考えられる。
回路が高密度になるに従って、また、部品が小型化され
るに従って高電圧過渡の悪影響は大きなものとなる。そ
の場合、導体間の距離が狭まるので、電界が強くなるに
つれて材料の絶縁体として作用する能力は低下する。
るに従って高電圧過渡の悪影響は大きなものとなる。そ
の場合、導体間の距離が狭まるので、電界が強くなるに
つれて材料の絶縁体として作用する能力は低下する。
さらに、静電放電により消散するエネルギーはより小型
のデバイスによ)吸収されることになるので、大型のデ
バイスに比べ、温度の上昇は大きい。以前は高電圧過渡
を数千ボルトに制限することに関心がもたれていたが、
今日では高電圧過渡を相対的に低い値、たとえば数百ボ
ルトに制限することが重要になっている。
のデバイスによ)吸収されることになるので、大型のデ
バイスに比べ、温度の上昇は大きい。以前は高電圧過渡
を数千ボルトに制限することに関心がもたれていたが、
今日では高電圧過渡を相対的に低い値、たとえば数百ボ
ルトに制限することが重要になっている。
これらの問題を解決するために、抵抗器によシミ流を制
限する一方で、別て放電機構及び放電経路を設けること
によシ半導体と、その他の構成要素及び回路を保護する
方法が知られている。さらに詳細にいえば、(例えば米
国特許第3.676、742号に記載されるように)回
路の高感度部分におけるエネルギーの破壊的消散を避け
るためにプリント回路板の入力端子で高電圧を放電する
ようにプリント回路板上の隣接する導電経路の間にス1
<−クギャツプを設けることが提案されている。しかし
ながら、このような構成は、高電圧過渡が低レベルに制
御されず、放電電圧は時間の経過と共に一定でなく、悪
い動作環境の下では安定しないという欠点を有する。ま
た、全ての限流抵抗器は保護されていないので、バイパ
スされず、従って破損されるという欠点もある。さらに
、上述の構成は、高電圧過渡防護装置が高圧過渡状態を
繰返し経た後でも回路保護機能を維持するように動作し
続けるのではなく、高電圧過渡によシ破壊又は劣化され
てしまうという欠点を有する。スパークギャップを誘電
体コーティングで被覆する方法も知られているが、これ
には2つの問題がある。第1に、スパークギャップの破
壊電位は空気中の破壊電位と比べて著しく高くなシ、第
2に、1回の放電によフ誘電体コーティングの少なくと
も一部は破壊されるので、その効果は低下するか又は全
く失われてしまうと考えられる。
限する一方で、別て放電機構及び放電経路を設けること
によシ半導体と、その他の構成要素及び回路を保護する
方法が知られている。さらに詳細にいえば、(例えば米
国特許第3.676、742号に記載されるように)回
路の高感度部分におけるエネルギーの破壊的消散を避け
るためにプリント回路板の入力端子で高電圧を放電する
ようにプリント回路板上の隣接する導電経路の間にス1
<−クギャツプを設けることが提案されている。しかし
ながら、このような構成は、高電圧過渡が低レベルに制
御されず、放電電圧は時間の経過と共に一定でなく、悪
い動作環境の下では安定しないという欠点を有する。ま
た、全ての限流抵抗器は保護されていないので、バイパ
スされず、従って破損されるという欠点もある。さらに
、上述の構成は、高電圧過渡防護装置が高圧過渡状態を
繰返し経た後でも回路保護機能を維持するように動作し
続けるのではなく、高電圧過渡によシ破壊又は劣化され
てしまうという欠点を有する。スパークギャップを誘電
体コーティングで被覆する方法も知られているが、これ
には2つの問題がある。第1に、スパークギャップの破
壊電位は空気中の破壊電位と比べて著しく高くなシ、第
2に、1回の放電によフ誘電体コーティングの少なくと
も一部は破壊されるので、その効果は低下するか又は全
く失われてしまうと考えられる。
従って、本発明の目的は上述の欠点を克服し、相対的に
低い電圧で高圧過渡を放電するように動作し且つ時間の
経過に従って、種々の周囲条件の下でも動作が安定して
いる高電圧過渡防護装置を提供することである。本発明
の別の目的は、相似被覆が形成されるプリント回路板用
の上述のような高圧過渡防護装置を提供することである
。
低い電圧で高圧過渡を放電するように動作し且つ時間の
経過に従って、種々の周囲条件の下でも動作が安定して
いる高電圧過渡防護装置を提供することである。本発明
の別の目的は、相似被覆が形成されるプリント回路板用
の上述のような高圧過渡防護装置を提供することである
。
この目的を達成するために、本発明による高電圧過渡防
護装置は特許請求の範囲第1項の特徴項に記載される特
徴すなわち誘電材料から成る基板12と、基板上にあり
)高電圧を放電するスパークギャップを規定する少なく
とも1対の互いに近接するが離間して配置される導体1
4.20.42〜50とを含むプリント回路板10.4
G用高電圧過渡防護装置において、 プリント回路1Q、4Gに固着され且つスパークギャッ
プ内にガスを捕捉するためにスパークギャップを被覆す
るテープ26.54を有している。
護装置は特許請求の範囲第1項の特徴項に記載される特
徴すなわち誘電材料から成る基板12と、基板上にあり
)高電圧を放電するスパークギャップを規定する少なく
とも1対の互いに近接するが離間して配置される導体1
4.20.42〜50とを含むプリント回路板10.4
G用高電圧過渡防護装置において、 プリント回路1Q、4Gに固着され且つスパークギャッ
プ内にガスを捕捉するためにスパークギャップを被覆す
るテープ26.54を有している。
本発明は、誘電体材料から成る基板を有するプリント回
路板上に、高電圧を放電するスパークギャップを規定す
るために互いに近接するが離間して配置される少なくと
も1対の導体と、プリント回路板上でスパークギャップ
を被覆し、スパークギャップにガスを捕捉するテープと
を設けることによシ実施される。
路板上に、高電圧を放電するスパークギャップを規定す
るために互いに近接するが離間して配置される少なくと
も1対の導体と、プリント回路板上でスパークギャップ
を被覆し、スパークギャップにガスを捕捉するテープと
を設けることによシ実施される。
本発明は、さらに、上述のようなスパークギャップに、
少なくとも1つの導体にある限流抵抗器と、テープ及び
限流抵抗器を含めてプリント回路板を被覆する相似被覆
とを設けることによシ実施される。
少なくとも1つの導体にある限流抵抗器と、テープ及び
限流抵抗器を含めてプリント回路板を被覆する相似被覆
とを設けることによシ実施される。
以下、添付の図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第1図、第2図及び第3図に示されるように、プリント
回路板10は誘電材料から成り、第1の導体14を有す
る基板12を含む。第1の導体14は抵抗器16を受入
れるために互いに離間して配置される2つの部分14′
及び14”ffi有し、抵抗器16はこれらの部分の端
部にはんだ付けされ、限流抵抗器として動作する。第1
の導体14Fi、たとえばCMO8(相補型金属酸化物
半導体)デバイス又はその他の負荷などの半導体回路パ
ッケージ18の信号入力端子を形成する。第2の導体2
0は第1の導体14と平行に延出する分岐部と、半導体
回路パッケージ18に至る分岐部とを有し、接地導体と
して動作する。第3の導体22は半導体回路パッケージ
1Bに結合され、この回路パッケージに電力を供給する
。第1及び第2の導体14及び20は、それぞれ一方の
側に、放電点、すなわち電極24を有し、それぞれの放
電点は他方の放電点に向かって突出し、間にスパークギ
ャップを規定する。低電圧で絶縁破壊を発生させるため
に、スパークギャップはプリント回路板の実際の製造に
適合する範囲内でできる限シ狭く形成される。実際には
、製造が容易であシ且つ空気中での放電が200ボルト
を越えない電圧レベルで起こるとい、う理由によシ、放
電点24の間隔を0.381■(0,015インチ)と
するのが実用的であることがわかっている。放電点24
の半径として0.0635〜0、1905fllll
(0,0025〜0.0075インチ)を試したが、放
電電圧の変化はごくわずかしか認められなかった。
回路板10は誘電材料から成り、第1の導体14を有す
る基板12を含む。第1の導体14は抵抗器16を受入
れるために互いに離間して配置される2つの部分14′
及び14”ffi有し、抵抗器16はこれらの部分の端
部にはんだ付けされ、限流抵抗器として動作する。第1
の導体14Fi、たとえばCMO8(相補型金属酸化物
半導体)デバイス又はその他の負荷などの半導体回路パ
ッケージ18の信号入力端子を形成する。第2の導体2
0は第1の導体14と平行に延出する分岐部と、半導体
回路パッケージ18に至る分岐部とを有し、接地導体と
して動作する。第3の導体22は半導体回路パッケージ
1Bに結合され、この回路パッケージに電力を供給する
。第1及び第2の導体14及び20は、それぞれ一方の
側に、放電点、すなわち電極24を有し、それぞれの放
電点は他方の放電点に向かって突出し、間にスパークギ
ャップを規定する。低電圧で絶縁破壊を発生させるため
に、スパークギャップはプリント回路板の実際の製造に
適合する範囲内でできる限シ狭く形成される。実際には
、製造が容易であシ且つ空気中での放電が200ボルト
を越えない電圧レベルで起こるとい、う理由によシ、放
電点24の間隔を0.381■(0,015インチ)と
するのが実用的であることがわかっている。放電点24
の半径として0.0635〜0、1905fllll
(0,0025〜0.0075インチ)を試したが、放
電電圧の変化はごくわずかしか認められなかった。
スパークギャップにおいて調製された大気条件を維持し
且つスパークギャップから相似被覆材料全排除するため
に、プリント回路板10の放電点24の領域にテープ2
6が固着される。このテープはスパークギャップ内にご
く小さな気泡又は空気流路を保持する。スパークギャッ
プに接着剤が侵入するのでなければ、テープ26の片面
を接着剤で被覆しても良い。テープ26が放電点24の
頂部に接着していても、第1及び第2導体14.20が
基板12の表面から十分に盛上っていればエアギャップ
は維持される。しかしながら、テープ26はテープと基
板12との間に保護領域を規定するために周囲部、すな
わち境界部でテープをプリント回路板10に固着する接
着剤コーティング28を有するのが好ましい。第3図に
示されるように、回路をその動作に影響を及ぼすと思わ
れる水分又はその他の汚染物質から保護するために、相
似被覆30はプリント回路板10の片面又は両面に塗布
される。相似被覆30に適する材料としてDOW Co
rning QI 2620などのいくつかの材料が市
販されている。相似被覆30t:を隣接する導体14.
20,22の相互間の誘電率を高めるので、特に導体が
互いにごく近接している場合には非常に重要である。さ
らに、相似被覆30は抵抗器16の周囲のアーク発生を
阻止するために第1の導体14の2つの部分14′及び
14“の分離を改善する。従って、放電は全て放電点2
4の間のスパークギャップに有効に導かれる。相似被覆
30はテ−プ26の下方の空気の全てが永久的に封入さ
れるようにテープを密封する機能も有する。
且つスパークギャップから相似被覆材料全排除するため
に、プリント回路板10の放電点24の領域にテープ2
6が固着される。このテープはスパークギャップ内にご
く小さな気泡又は空気流路を保持する。スパークギャッ
プに接着剤が侵入するのでなければ、テープ26の片面
を接着剤で被覆しても良い。テープ26が放電点24の
頂部に接着していても、第1及び第2導体14.20が
基板12の表面から十分に盛上っていればエアギャップ
は維持される。しかしながら、テープ26はテープと基
板12との間に保護領域を規定するために周囲部、すな
わち境界部でテープをプリント回路板10に固着する接
着剤コーティング28を有するのが好ましい。第3図に
示されるように、回路をその動作に影響を及ぼすと思わ
れる水分又はその他の汚染物質から保護するために、相
似被覆30はプリント回路板10の片面又は両面に塗布
される。相似被覆30に適する材料としてDOW Co
rning QI 2620などのいくつかの材料が市
販されている。相似被覆30t:を隣接する導体14.
20,22の相互間の誘電率を高めるので、特に導体が
互いにごく近接している場合には非常に重要である。さ
らに、相似被覆30は抵抗器16の周囲のアーク発生を
阻止するために第1の導体14の2つの部分14′及び
14“の分離を改善する。従って、放電は全て放電点2
4の間のスパークギャップに有効に導かれる。相似被覆
30はテ−プ26の下方の空気の全てが永久的に封入さ
れるようにテープを密封する機能も有する。
プリント回路板10を製造する場合、テープ26が貼付
される前に水分を排除するためにプリント回路板は乾燥
した大気中で加熱される。乾燥大気は空気であるのが好
ましいが、必要に応じてその他のガスを使用しても良い
。
される前に水分を排除するためにプリント回路板は乾燥
した大気中で加熱される。乾燥大気は空気であるのが好
ましいが、必要に応じてその他のガスを使用しても良い
。
当然のことながら、相似被覆30ば、テープ26が基板
12に固着された後に塗布される。
12に固着された後に塗布される。
第4図は、1枚のプリント回路板に多数のスパークギャ
ップを含み且つ1片のテープでスパークギャップが被覆
されるような本発明の第2の実施例を示す。この場合、
プリント回路板40は信号搬送のために、互いに平行に
配列され且つ1対の接地導体48及び50によシ離間さ
れる3本の別々の導体42.44及び46を有する。そ
れぞれの導体42、〜50は、第1図のように相互間に
狭いスパークギャップを規定するために隣接する導体に
向って突出する1つ又は2つの放電点52を有する。境
界部に接着剤コーティング56を含む1枚のテープ54
はスパークギャップの周囲に空間を形成するためにスパ
ークギャップ列全体を被覆しなければならない。この構
成では、同じプリント回路板上のいくつかの回路に高圧
過渡防護手段を設けることができる。このデバイスにも
前述のように相似被覆で塗布するのが好ましい。
ップを含み且つ1片のテープでスパークギャップが被覆
されるような本発明の第2の実施例を示す。この場合、
プリント回路板40は信号搬送のために、互いに平行に
配列され且つ1対の接地導体48及び50によシ離間さ
れる3本の別々の導体42.44及び46を有する。そ
れぞれの導体42、〜50は、第1図のように相互間に
狭いスパークギャップを規定するために隣接する導体に
向って突出する1つ又は2つの放電点52を有する。境
界部に接着剤コーティング56を含む1枚のテープ54
はスパークギャップの周囲に空間を形成するためにスパ
ークギャップ列全体を被覆しなければならない。この構
成では、同じプリント回路板上のいくつかの回路に高圧
過渡防護手段を設けることができる。このデバイスにも
前述のように相似被覆で塗布するのが好ましい。
テープ26又は54は必要に応じて識別コード又は日付
や連続番号などの数字を表示するという第2の機能を果
たすと好都合である。
や連続番号などの数字を表示するという第2の機能を果
たすと好都合である。
相似被覆は識別表示を読取れるように十分に半透明でな
け、ればならない。従って、プリント回路板10,40
の安価な構成要素であるテープ26.54は必要な2つ
の機能を果たすことができる。
け、ればならない。従って、プリント回路板10,40
の安価な構成要素であるテープ26.54は必要な2つ
の機能を果たすことができる。
本発明によれば、高圧過渡を数百ボルトに制限すること
忙よシブリント回路板上の構成要素の損傷を阻止する低
コストの構成が提供され、この高圧過渡防護装置はそれ
ぞれの高圧過渡入力端子について動作し、さらに、従来
公知の構成と関連するその他の欠点を克服することがで
きる。
忙よシブリント回路板上の構成要素の損傷を阻止する低
コストの構成が提供され、この高圧過渡防護装置はそれ
ぞれの高圧過渡入力端子について動作し、さらに、従来
公知の構成と関連するその他の欠点を克服することがで
きる。
第1図は、図を明瞭にするために相似被覆を除いた本発
明による高圧過渡防護装置を含むプリント回路板の概略
的な平面図、 第2図は、本発明による高圧過渡防護装置を示す第1図
のプリント回路板の一部の等角投影図、 第3図は、相似被覆を含むプリント回路板・の第2図の
線3−3に沿った横断面図、及び第4図は、本発明によ
る高圧過渡防護装置の列を含むプリント回路板の平面図
である。
明による高圧過渡防護装置を含むプリント回路板の概略
的な平面図、 第2図は、本発明による高圧過渡防護装置を示す第1図
のプリント回路板の一部の等角投影図、 第3図は、相似被覆を含むプリント回路板・の第2図の
線3−3に沿った横断面図、及び第4図は、本発明によ
る高圧過渡防護装置の列を含むプリント回路板の平面図
である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 誘電材料から成る基板(12)と、基板上にあり)
高電圧を放電するスパークギャッ プを規定する少なくとも1対の互いに近接 するが離間して配置される導体(14、20、42〜5
0)とを含むプリント回路板(10、40)用高電圧過
渡防護装置において、 プリント回路板(10、40)に固着され且つスパーク
ギャップ内にガスを捕捉するた めにスパークギャップを被覆するテープ( 26、54)を具備することを特徴とする装置。 2 特許請求の範囲第1項記載の高圧過渡防護装置にお
いて、 該テープ(26、54)の周囲境界部に沿つて、テープ
を該プリント回路板(10、40)に固着するための接
着剤コーティング(28、56)が形成され、テープの
中心はスパークギャップの領域で基板(12)から離間
していることを特徴とする装置。 3 特許請求の範囲第1項又は第2項記載の高圧渡防護
装置において、 導体(14、20、42〜50)は防護すべき負荷(1
8)に結合されることと;負荷に流れる電流を制限する
ために導体の1つの経 路に抵抗器(16)が配置されることと;相似被覆(3
0)は抵抗器及びテープ(26、54)を含めてプリン
ト回路板を被覆するため、相似被覆は抵抗器の両端の放
電を阻止し、テー プは相似被覆の材料をスパークギャップか ら排除することを特徴とする装置。 4 特許請求の範囲第3項記載の高圧過渡防護装置にお
いて、 いくつかの導体(42〜50)は隣接する導体対の間に
それぞれスパークギャップを形 成し、スパークギャップは近接して集合さ れ、テープ(54)は全てのスパークギャップを被覆す
ることを特徴とする装置。
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| US06/761,799 US4586105A (en) | 1985-08-02 | 1985-08-02 | High voltage protection device with a tape covered spark gap |
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