JP2003234215A - 電子装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電子装置の構造を簡素化すると共に小型化及
び低背化を図る。 【解決手段】 本発明による電子装置は、端子板(5)
と、端子板(5)の一方の主面(5a)に載置され且つコア(1)
及びそのコア(1)に巻装された巻線(2)を有するリアクト
ル(3)と、端子板(5)の他方の主面(5b)に形成された導体
パターン及びその導体パターン上に実装された電子部品
(10〜14)により形成された電子回路(6)とを備え、端子
板(5)はリアクトル(3)の巻線(2)及び電子回路(6)の導体
パターンに電気的に接続された金属板端子(15A〜15D)を
有し、リアクトル(3)の巻線(2)が金属板端子(15C,15D)
を介して電子回路(6)に電気的に接続されている。これ
により、リアクトル(3)と電子回路(6)とを電気的に接続
する配線板(9)を省略できるので、電子装置の構造を簡
素化できると共に小型化及び低背化を図ることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コイル又はトラン
ス等の巻線素子と導体パターン上に実装された電子部品
により形成された電子回路とを具備する電子装置に属す
る。

【０００２】

【従来の技術】図１４に示すように、フェライト等の磁
性材より成るコア(1)及びコア(1)に巻装された巻線(2)
を有する巻線素子としてのリアクトル(3)と、リアクト
ル(3)が載置され且つその巻線(2)に電気的に接続された
巻線端子(4)を有する端子板(5)と、図示しない導体パタ
ーン及びその導体パターン上に実装されたトランジス
タ、ダイオード及びコンデンサ等の電子部品により形成
された電子回路(6)と、リアクトル(3)と電子回路(6)と
を電気的に接続し且つ入力端子(7)及び出力端子(8)を有
する配線板(9)とを備えた電子装置がある。この種の電
子装置は、例えば図１５の破線部分に示す回路構成を有
するＤＣ−ＤＣコンバータモジュールとして既に製品化
され、オンボード用の小容量電源として従来から広く使
用されている。

【０００３】図１４に示すＤＣ−ＤＣコンバータモジュ
ールは、リアクトル(3)が載置された端子板(5)が配線板
(9)に取り付けられ、端子板(5)の取付面と同一平面上の
配線板(9)の未実装部分に図１５の破線部分の回路を構
成する導体パターンが印刷又はエッチング等により形成
されている。図１４では図示しないが、導体パターン上
には、図１５に示す入力コンデンサ(10)、トランジスタ
(11)、ダイオード(12)、出力コンデンサ(13)及び制御回
路ＩＣ(14)を構成する表面実装型（例えばチップ形状）
の電子部品が実装され電子回路(6)を形成する。配線板
(9)には、ＤＣ−ＤＣコンバータの入力端子(7)及び出力
端子(8)が設けられ、電子回路(6)を構成する導体パター
ンの入力側及び出力側にそれぞれ電気的に接続されてい
る。端子板(5)の巻線端子(4)は、配線板(9)上に形成さ
れた電子回路(6)のトランジスタ(11)及びダイオード(1
2)の接続点に対応する導体パターンの接点に電気的に接
続されている。

【０００４】また、図１６及び図１７に示すＤＣ−ＤＣ
コンバータモジュールは、配線板(9)の裏面(9a)に図１
５の破線部分の回路を構成する導体パターンが形成さ
れ、その導体パターン上に図１５に示す入力コンデンサ
(10)、トランジスタ(11)、ダイオード(12)、出力コンデ
ンサ(13)及び制御回路ＩＣ(14)を構成するチップ型電子
部品を実装することによって、配線板(9)の裏面(9a)に
電子回路(6)を形成している。図１６及び図１７に示す
ＤＣ−ＤＣコンバータモジュールでは、図１４に示すＤ
Ｃ−ＤＣコンバータモジュールに比較して小型であるた
め、親基板（マザーボード）に実装する際の占有面積を
小さくできる利点がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図１４に示
すＤＣ−ＤＣコンバータモジュールでは、リアクトル
(3)及び電子回路(6)を構成する電子部品(10〜14)が配線
板(9)の同一平面上に実装されるため、例えば装置の電
源部として親基板に実装する際にＤＣ−ＤＣコンバータ
モジュールが占有する面積が大きくなる欠点があった。
また、図１６及び図１７に示すＤＣ−ＤＣコンバータモ
ジュールでは、配線板(9)の裏面(9a)に電子回路(6)を形
成したため、上からリアクトル(3)、端子板(5)、巻線端
子(4)、配線板(9)、入力端子(7)及び出力端子(8)並びに
電子回路(6)の順で積層されて高さが増加する欠点があ
った。特に、表面実装等で低背構造が要求される装置の
場合、高さの増加は重要な問題となる。図１６及び図１
７に示す構成のＤＣ−ＤＣコンバータモジュールを低背
化するためには、例えばリアクトル(3)を構成するコア
(1)及び巻線(2)の高さを抑える必要があるが、出力電力
容量の低下や製造が困難となる等の問題点が発生するた
め、装置を低背化すると共に出力電力容量の増強及び価
格の低廉化を図ることができなかった。

【０００６】そこで、本発明では構造が簡素で小型且つ
低背の電子装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明による電子装置
は、端子板(5)と、端子板(5)の一方の主面(5a)に載置さ
れ且つコア(1)及びそのコア(1)に巻装された巻線(2)を
有する巻線素子(3)と、端子板(5)の他方の主面(5b)に形
成された導体パターン及びその導体パターン上に実装さ
れた電子部品(10〜14)により形成された電子回路(6)と
を備え、端子板(5)は巻線素子(3)の巻線(2)及び電子回
路(6)の導体パターンに電気的に接続された端子導体(15
A〜15D)を有し、巻線素子(3)の巻線(2)が端子導体(15C,
15D)を介して電子回路(6)に電気的に接続されている。
巻線素子(3)が載置された端子板(5)の一方の主面(5a)と
反対側の他方の主面(5b)に電子回路(6)を形成したの
で、巻線素子(3)と電子回路(6)とを電気的に接続する配
線板(9)を省略できる。したがって、電子装置の構造を
簡素化できると共に小型化及び低背化を図ることができ
る。また、巻線素子(3)の巻線(2)が端子板(5)の端子導
体(15C,15D)を介して電子回路(6)に電気的に接続される
ので、巻線素子(3)と電子回路(6)との間の配線長を短縮
することができる。

【０００８】本発明の実施の形態では、端子板(5)を熱
抵抗の低い絶縁材により形成したので、電子回路(6)で
の電力損失により発生する熱が端子板(5)を介して巻線
素子(3)に効率よく伝導され、巻線素子(3)から大気中に
放散される。したがって、放熱板等の放熱手段を省略で
きる。また、本発明の実施の形態では、巻線素子(3)の
巻線(2)に接続された端子板(5)の端子導体(15C)を電子
装置の出力端子として共用するので、端子数を削減で
き、電子装置設計の簡略化及び製造コストの低減が可能
となる。

【０００９】本発明の他の実施の形態では、少なくとも
巻線素子(3)のコア(1)の一部が固有抵抗の高い磁性材に
より形成され、コア(1)の一部により端子板(5)が形成さ
れているので、巻線素子(3)を構成するコア(1)の一部に
電子回路(6)を形成でき、電子装置の更なる構造の簡素
化並びに小型化及び低背化が可能となる。本発明の各実
施の形態では、端子板(5)の端子導体(15A〜15D)がリー
ド部(15b)と端子板(5)を支持する支持部(15c,15d)とを
有する金属板端子(15)により構成される。また、端子板
(5)の端子導体(15A〜15D)を印刷又はエッチングで形成
される導体箔により構成してもよい。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明による電子装置をＤ
Ｃ−ＤＣコンバータモジュールに適用した各実施の形態
を図１〜図１３に基づいて説明する。但し、これらの図
面では図１４〜図１７に示す箇所と実質的に同一の部分
には同一の符号を付し、その説明を省略する。本発明の
一実施の形態のＤＣ−ＤＣコンバータモジュールを図１
〜図３に示す。本実施の形態のＤＣ−ＤＣコンバータモ
ジュールは、図１に示すように、端子板(5)と、端子板
(5)の一方の主面(5a)に載置され且つコア(1)及びそのコ
ア(1)に巻装された巻線(2)を有するリアクトル(3)と、
端子板(5)の他方の主面(5b)に形成された図示しない導
体パターン及びその導体パターン上に実装された図示し
ない電子部品(10〜14)により形成された電子回路(6)と
を備えている。即ち、リアクトル(3)が載置された端子
板(5)の一方の主面(5a)と反対側の他方の主面(5b)に電
子回路(6)を形成し、配線板(9)を省略した点で図１６に
示す従来のＤＣ−ＤＣコンバータモジュールと相違す
る。端子板(5)は、熱抵抗の低い絶縁材、例えば熱伝導
率の高いセラミック（アルミナ(Al₂O₃)磁器、ベリリア
(BeO)磁器等）や樹脂等の絶縁体から成る板材で形成さ
れ、コア(1)に巻線(2)を巻装して成るリアクトル(3)が
一方の主面(5a)に載置される。因みに、アルミナ磁器の
熱伝導率は１７〜２９[Ｗ/(ｍ・Ｋ)]、ベリリア磁器等の
熱伝導率は２４０〜２５５[Ｗ/(ｍ・Ｋ)]（Ｋ（ケルビ
ン）は絶対温度を示す）である。また、熱伝導率の高い
樹脂としては、高密度ポリエチレン（熱伝導率：０.６
[Ｗ/(ｍ・Ｋ)]）や最近日立製作所で開発されたナノ構造
制御型エポキシ樹脂（熱伝導率：０.９６[Ｗ/(ｍ・
Ｋ)]）等が考えられる。詳細には図示しないが、端子板
(5)の他方の主面(5b)には、図１５の破線部分の回路を
構成する導体パターンが印刷又はエッチング等により形
成され、この導体パターン上に図１５に示す入力コンデ
ンサ(10)、トランジスタ(11)、ダイオード(12)、出力コ
ンデンサ(13)及び制御回路ＩＣ(14)を構成する表面実装
型（例えばチップ形状）の電子部品を実装することによ
って電子回路(6)が形成される。

【００１１】端子板(5)の四隅付近には、図２及び図３
に示すように端子導体としての４本の金属板端子(15A〜
15D)が設けられ、各金属板端子(15A〜15D)は銅板等を図
４及び図５に示す形状に打抜及びプレス加工等すること
によって形成される。図４及び図５に示す金属板端子(1
5)は、主部(15a)の一端から延出する先細のリード部(15
b)と、主部(15a)の他端及び中央から直角に延出して端
子板(5)を支持すると共にリアクトル(3)の巻線(2)の引
出線(2a)及び電子回路(6)の導体パターンを形成する導
体箔(6a)に電気的に接続する２つの支持部(15c,15d)と
を備えている。図１５に示すように、金属板端子(15A)
は電子回路(6)の導体パターンの＋入力側に電気的に接
続され、金属板端子(15B)は電子回路(6)の導体パターン
の接地側に電気的に接続され、金属板端子(15C)はリア
クトル(3)を構成する巻線(2)の引出線(2a)の一方に電気
的に接続され、金属板端子(15D)は巻線(2)の引出線(2a)
の他方に接続されると共に電子回路(6)のトランジスタ
(11)及びダイオード(12)の接続点に対応する導体パター
ンの接点に電気的に接続される。また、金属板端子(15
C)は電子回路(6)の導体パターンの＋出力側に電気的に
接続され、ＤＣ−ＤＣコンバータモジュールの出力端子
として共用される。即ち、リアクトル(3)の巻線(2)の引
出線(2a)は金属板端子(15C,15D)を介して電子回路(6)の
導体パターンを形成する導体箔(6a)に電気的に接続され
る。図５に示すように、親基板(16)に設けられたスルー
ホール(16a)に金属板端子(15)のリード部(15b)を挿入
し、半田又は接着剤により金属板端子(15)を親基板(16)
に固定する場合、図１６に示す巻線端子(4)を構成する
図２及び図３に示す金属板端子(15D)は親基板(16)とは
機械的に接続されるのみで、電気的には接続されない。

【００１２】上記の構成において、図１５に示すように
入力端子(7)を構成する金属板端子(15A,15B)間に直流電
源(17)を接続すると共に出力端子(8)を構成する金属板
端子(15C,15B)間に負荷(18)を接続してＤＣ−ＤＣコン
バータモジュールを動作させると、電子回路(6)を構成
するトランジスタ(11)及びダイオード(12)の電力損失に
よる熱が発生するが、電子回路(6)で発生した熱は端子
板(5)を介してリアクトル(3)のコア(1)及び巻線(2)に効
率よく伝導され、リアクトル(3)から大気中に放散され
る。

【００１３】本実施の形態では、リアクトル(3)が載置
された端子板(5)の一方の主面(5a)と反対側の他方の主
面(5b)に電子回路(6)を形成したので、図１６に示すリ
アクトル(3)と電子回路(6)とを電気的に接続する配線板
(9)を省略できる。したがって、図１６に示す従来のＤ
Ｃ−ＤＣコンバータモジュールに比較して構造を簡素化
できると共に小型化及び低背化を図ることができる。ま
た、リアクトル(3)の巻線(2)が端子板(5)の金属板端子
(15C,15D)を介して電子回路(6)に電気的に接続されるの
で、リアクトル(3)と電子回路(6)との間の配線長を短縮
できる。したがって、ＤＣ−ＤＣコンバータモジュール
に流れる高調波電流により発生する伝導ノイズ及び放射
ノイズのレベルを最小限に抑えることができる。また、
端子板(5)を熱抵抗の低い、即ち熱伝導率の高いセラミ
ックや樹脂等の絶縁材により形成したので、電子回路
(6)での電力損失により発生する熱が端子板(5)を介して
リアクトル(3)に効率よく伝導されて大気中に放散され
る。したがって、放熱板等の放熱手段を省略できる。更
に、リアクトル(3)の巻線(2)の引出線(2a)の一端に接続
された金属板端子(15C)をＤＣ−ＤＣコンバータモジュ
ールの出力端子として共用するので、端子板(5)に設け
るべき金属板端子(15)の本数を削減できる。このため、
ＤＣ−ＤＣコンバータモジュールの設計を簡略化すると
共に製造コストを削減することが可能となる。

【００１４】次に、本発明の他の実施形態のＤＣ−ＤＣ
コンバータモジュールを図６〜図８に示す。このＤＣ−
ＤＣコンバータモジュールは、リアクトル(3)を構成す
るコア(1)の一部を固有抵抗の高い磁性材により形成
し、このコア(1)の一部により図１に示す端子板(5)を形
成したものである。即ち、図６〜図８に示す実施の形態
のＤＣ−ＤＣコンバータモジュールでは、図６に示す下
側のコア(1B)を固有抵抗の高い磁性材（例えばニッケル
(Ni)−亜鉛(Zn)フェライト）で形成し、図７及び図８に
示すように下側のコア(1B)の底部に水平方向に延出する
延出部(1a)を設けることにより、図１に示す端子板(5)
を形成している。因みに、Ｎi-Ｚnフェライトの固有抵
抗は１ｋ(キロ)〜１Ｇ(ギガ)[Ω・ｃｍ]である。図６及
び図８に示すように、延出部(1a)を含む下側のコア(1B)
の裏面(1b)には、図１５の破線部分の回路を構成する導
体パターンが印刷又はエッチング等により形成され、こ
の導体パターン上に図１５に示す入力コンデンサ(10)、
トランジスタ(11)、ダイオード(12)、出力コンデンサ(1
3)及び制御回路ＩＣ(14)を構成するチップ型電子部品を
実装することによって電子回路(6)が形成される。下側
のコア(1B)の延出部(1a)には、前記の実施の形態と同様
に４本の金属板端子(15A〜15D)が設けられている。な
お、下側のコア(1B)は、各金属板端子(15A〜15D)間及び
電子回路(6)の各間を電気的に絶縁するため、固有抵抗
の高い磁性材（例えばＮi-Ｚnフェライト）を使用する
必要があるが、固有抵抗の高い磁性材ではＤＣ−ＤＣコ
ンバータで使用する周波数帯域にてヒステリシス損や残
留損が増加して性能が悪化するため、上側のコア(1A)は
固有抵抗の低い磁性材（例えばマンガン(Mn)−亜鉛(Zn)
フェライト）を使用してもよい。因みに、スイッチング
電源等で通常使用されるＭn-Ｚnフェライトの抵抗率は
２〜５０[Ω・ｃｍ]である。また、下側のコア(1B)を固
有抵抗の低い磁性材で形成する場合は、下側のコア(1B)
の裏面(1b)に絶縁ワニス等の樹脂塗料を塗布するか又は
樹脂フィルム等を貼付することにより絶縁層を形成し、
この絶縁層上に導体パターンを形成して電子部品(10〜1
4)を実装すれば、下側のコア(1B)と電子回路(6)との間
の十分な絶縁性を確保できる。更に、スイッチング周波
数が十分に高い場合は、フェライト又はパーマロイ等の
強磁性体の粉末を樹脂に添加した透磁率の低い樹脂系の
磁性材により上側及び下側のコア(1A,1B)を形成しても
よい。

【００１５】図６〜図８に示す実施の形態では、リアク
トル(3)を構成する下側のコア(1B)の底部に水平方向に
延出する延出部(1a)を設けて図１に示す端子板(5)を形
成し、延出部(1a)を含む下側のコア(1B)の裏面(1b)に電
子回路(6)を形成したので、図１〜図３に示す実施の形
態に比較して更なる構造の簡素化並びに小型化及び低背
化が可能となる。

【００１６】本発明の実施態様は前記の各実施の形態に
限定されず、更に種々の変更が可能である。例えば、前
記の各実施の形態では端子板(5)に設けられる端子導体
として主部(15a)の一端から延出する先細のリード部(15
b)と主部(15a)の他端及び中間から直角に延出する２つ
の支持部(15c,15d)とを備えた金属板端子(15)を使用し
た形態を示したが、図９〜図１１に示す表面実装に適合
する形状及び構造を有する金属板端子(15)を使用しても
よい。また、端子板(5)に設けられる端子導体を図１２
に示すスルーホール(19)や図１３に示すバイアホール(2
0)等で形成してもよい。また、端子板(5)に設けられる
端子導体を印刷又はエッチングで形成される導体箔によ
り構成してもよい。更に、ＤＣ−ＤＣコンバータモジュ
ールに限定されず、インバータ等の他の電力変換装置や
コイル又はトランス等の巻線素子を有する他の電子装置
にも本発明を適用できる。

【００１７】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば巻線素子
が載置された端子板の端子導体と電子回路とを電気的に
接続する配線板が不要となるので、簡素な構成で小型且
つ低背の表面実装に適合する電子装置を得ることができ
る。したがって、本発明をＤＣ−ＤＣコンバータモジュ
ール等に適用した場合、巻線素子を小型化せずに低背化
できると共に出力電力容量の増強及び価格の低廉化を図
ることが可能となる。また、巻線素子と電子回路との間
を端子板の端子導体を介して最短の配線長で電気的に接
続できるので、電子装置に流れる高調波電流により発生
する伝導ノイズ及び放射ノイズのレベルを最小限に抑
え、電子装置のＥＭＩ（電磁妨害波）対策を良好に行う
ことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 ＤＣ−ＤＣコンバータモジュールに適用した
本発明の一実施の形態を示す正面図

【図２】 図１の平面図

【図３】 図１の底面図

【図４】 図１の金属板端子を示す側面図

【図５】 図４の正面図

【図６】 本発明の他の実施の形態を示す正面図

【図７】 図６の平面図

【図８】 図６の底面図

【図９】 図４の金属板端子の第１の変更実施の形態を
示す側面図

【図１０】 図４の金属板端子の第２の変更実施の形態
を示す側面図

【図１１】 図４の金属板端子の第３の変更実施の形態
を示す側面図

【図１２】 図４の金属板端子の第４の変更実施の形態
を示す断面図

【図１３】 図４の金属板端子の第５の変更実施の形態
を示す断面図

【図１４】 従来のＤＣ−ＤＣコンバータモジュールの
第１例を示す正面図

【図１５】 ＤＣ−ＤＣコンバータモジュールの電気回
路図

【図１６】 従来のＤＣ−ＤＣコンバータモジュールの
第２例を示す正面図

【図１７】 図１６の底面図

【符号の説明】

(1,1A,1B)・・コア、 (1a)・・延出部、 (1b)・・裏
面、 (2)・・巻線、(2a)・・引出線、 (3)・・リアク
トル（巻線素子）、 (4)・・巻線端子、 (5)・・端子
板、 (5a)・・一方の主面、 (5b)・・他方の主面、
(6)・・電子回路、 (6a)・・導体箔、 (7)・・入力端
子、 (8)・・出力端子、 (9)・・配線板、 (9a)・・
裏面、 (10)・・入力コンデンサ、 (11)・・トランジ
スタ、(12)・・ダイオード、 (13)・・出力コンデン
サ、 (14)・・制御回路ＩＣ、(15,15A〜15D)・・金属
板端子（端子導体）、 (15a)・・主部、 (15b)・・リ
ード部、 (15c,15d)・・支持部、 (16)・・親基板、
(16a)・・スルーホール、 (17)・・直流電源、 (1
8)・・負荷、 (19)・・スルーホール、 (20)・・バイ
アホール

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 端子板と、該端子板の一方の主面に載置
   され且つコア及び該コアに巻装された巻線を有する巻線
   素子と、前記端子板の他方の主面に形成された導体パタ
   ーン及び該導体パターン上に実装された電子部品により
   形成された電子回路とを備え、 前記端子板は、前記巻線素子の巻線及び前記電子回路の
   導体パターンに電気的に接続された端子導体を有し、 前記巻線素子の巻線が前記端子導体を介して前記電子回
   路に電気的に接続されたことを特徴とする電子装置。
2. 【請求項２】 前記端子板は熱抵抗の低い絶縁材により
   形成され、前記電子回路での電力損失により発生する熱
   を前記端子板及び前記巻線素子を介して放熱する請求項
   １に記載の電子装置。
3. 【請求項３】 前記巻線素子の巻線に接続された前記端
   子板の端子導体を電子装置の出力端子として共用する請
   求項１又は２に記載の電子装置。
4. 【請求項４】 少なくとも前記巻線素子のコアの一部が
   固有抵抗の高い磁性材により形成され、前記コアの一部
   により前記端子板が形成された請求項１〜３の何れか１
   項に記載の電子装置。
5. 【請求項５】 前記端子板の端子導体は、リード部と、
   前記端子板を支持する支持部とを有する金属板端子によ
   り構成される請求項１〜４の何れか１項に記載の電子装
   置。
6. 【請求項６】 前記端子板の端子導体は、印刷又はエッ
   チングで形成される導体箔により構成される請求項１〜
   ４の何れか１項に記載の電子装置。