上記特許文献1は、銅箔よりも厚い金属バスバーを回路基板に固着することで、回路基板の能力以上に大きな電流を流すことができる。しかし、こうした金属バスバーを設けるか否かに拘らず、一つの回路基板に対して電力伝送部と制御部が混在しているので、制御部の回路部品である制御用回路部品を自動機械で搭載・半田付けする作業と、電力伝送部の回路部品である電力用回路部品を手で挿入・半田付けする作業とを、連続する2つの工程としてそれぞれ行なわざるを得ず、完成に至るまでの組立時間が長くなる問題を有していた。
また、上記特許文献1の構造では、大電流が流れる電力伝送部の導電路に対応して金属バスバーを個々に設置する必要があり、製造性に劣るという問題もあった。
本願発明は上記問題点に鑑み、制御用電子部品の組込み作業と、電力用電子部品の組込み作業を、互いに独立して行なえる電気機器組立体を提供することをその目的とする。
また本発明の第2の目的は、製造的な困難さを伴うことなく、簡単に電力伝送用の導電路を形成することができる電気機器組立体を提供することにある。
本発明における請求項1の電気機器組立体は、回路パターンに対応したリードフレームにより電力伝送用の導電路を形成し、前記回路パターンに電力用電子部品を接続してなる電力系ブロック部と、回路基板に設けられた配線パターンにより制御用の導電路を形成し、前記配線パターンに制御用電子部品を接続してなる制御系ブロック部とをそれぞれ別個に備え、前記電力系ブロック部に前記制御系ブロック部を搭載して構成される。
この場合、電力伝送用の導電路がリードフレームにより形成されるが、リードフレームの回路パターンは回路基板上に形成したパワーパターンのような制約を受けず、パワーパターンの数倍の厚さに形成できるので、より大きな電流と電力密度を取り扱うことが可能になる。また、電力伝送用の導電路として形成されるリードフレームの回路パターンに電力用電子部品を接続するのとは別に、回路基板の配線パターンにより制御用の導電路が形成され、そこに制御用電子部品を接続することができるので、電力系ブロック部と制御系ブロック部を独立して別々に組立てることが可能になる。
本発明における請求項2の電気機器組立体は、前記リードフレームの周囲部から切り離される前記回路パターンを保持する絶縁樹脂を設けて構成される。
電力伝送用の導電路を形成する際に、リードフレームの周囲部の切り離しによって、複数の回路パターンを一度に形成することができ、製造的な困難さを伴うことなく、簡単に電力伝送用の導電路が得られる。しかも、島状に孤立する各々の回路パターンが絶縁樹脂により保持されるので、電力系ブロック部から回路パターンが離脱する虞れを一掃できる。
本発明における請求項3の電気機器組立体は、前記電力系ブロック部の入出力用に設けられる外部接続端子と、前記制御系ブロック部との接続用に設けられる制御系接続端子を、前記リードフレームの回路パターンと一体に形成して構成される。
この場合、リードフレームの回路パターンには、電力系ブロック部の入出力用となる外部接続端子の他に、制御系ブロック部との接続用の制御系接続端子が一体に形成される。こうした外部接続端子や制御系接続端子を利用して、電力系ブロック部に対する電気的な接続を容易に図ることができる。
本発明における請求項4の電気機器組立体は、前記外部接続端子および前記制御系接続端子を支持する台座を備えると共に、前記制御系ブロック部が着脱自在に装着される連結部を前記台座に設けて構成される。
この場合、台座によって外部接続端子や制御系接続端子のみならず、リードフレームの各回路パターンも共通の台座に支持することが可能になる。しかも、この台座にある連結部によって、制御系接続端子に接離するように制御系ブロック部を自在に着脱することができ、台座を利用して電力系ブロック部のリードフレームと制御系ブロック部の回路基板を安定した状態に支持することが可能になる。
本発明における請求項5の電気機器組立体は、前記制御系接続端子に着脱自在に装着される連結部を前記制御系ブロック部の回路基板に設けて構成される。
この場合、リードフレームに台座などの別部材を設けなくても、電力系ブロック部の制御系接続端子に、制御系ブロック部の回路基板にある連結部を直接自在に着脱することができる。
本発明の請求項1の電気機器組立体によれば、制御用電子部品の組込み作業と、電力用電子部品の組込み作業を、互いに独立して行なうことが可能になる。
本発明の請求項2の電気機器組立体によれば、リードフレームの周囲部から回路パターンを切り離すことで、製造的な困難さを伴うことなく、簡単に電力伝送用の導電路を形成することができる。しかも、絶縁樹脂により電力系ブロック部から回路パターンが離脱する虞れを一掃できる。
本発明の請求項3の電気機器組立体によれば、リードフレームの回路パターンと一体成形した外部接続端子や制御系接続端子を利用して、電力系ブロック部に対して電気的接続を容易に図ることができる。
本発明の請求項4の電気機器組立体によれば、台座を利用して制御系ブロック部を自在に着脱することができると共に、電力系ブロック部のリードフレームと制御系ブロック部の回路基板を安定した状態に支持することが可能になる。
本発明の請求項5の電気機器組立体によれば、リードフレームに台座などの別部材を設けなくても、電力系ブロック部に制御系ブロック部を直接自在に着脱することができる。
本実施例における電気機器組立体を、図1〜図5に基づき説明する。先ず、図1に基づいて、電源装置の電力伝送部をなす電力系ブロック部11の構成を説明すると、1は電力系ブロック部11の導電路などを形成するリードフレーム1であり、このリードフレーム1の母材となる良導電性の金属板2は、微細な回路パターン3を高密度で配線できるように、例えば0.25mmの厚みを有する一様な圧延板からなる。また金属板2は、熱伝導性を考慮して、例えば銅,鉄,アルミニウム,ニッケルから選ばれた少なくとも1種を主成分とする金属から構成するのが好ましい。金属板2には、その両面に施された周知のエッチングまたはプレス加工により、回路パターン3と分離溝4がそれぞれ形成される。各分離溝4は、いずれも金属板2の厚み方向に沿って刻まれ、上面から下面を貫通して開口形成されており、この分離溝4によって各々の回路パターン3が金属板2の平面方向に分離される。図2は、後述する絶縁樹脂8を埋設する前のリードフレーム1を示しているが、ここでは分離溝4によって分離された複数の回路パターン3が、リードフレーム1の周縁部1Aに連結するようにして所望のパターン形状に形成される。
またリードフレーム1には、前記回路パターン3を設けた部品搭載部5の一側に、複数の外部接続端子6と、この外部接続端子6よりも幅狭な制御系接続端子7が一体に形成される。外部接続端子6は電力系ブロック部11の入出力用に設けられるもので、例えば被取付部であるマザーボードのコネクタに(図示せず)着脱自在に挿入される。さもなければ、マザーボードに設けた導電性のスルーホールに、外部接続端子6を半田付け接続してもよい。一方、制御系接続端子7は後述する制御系ブロック21との接続用として、外部接続端子6と並んで設けられている。これらの外部接続端子6や制御系接続端子7は、前記回路パターン3の場合と同等に、リードフレーム1の周縁部1Aに連結しながら分離溝4によって分離されるが、部品搭載部5の周辺にではなく、部品搭載部5の内部に設けてもよく、要は金属板2からリードフレーム1を形成する際に、任意の回路パターン3とつながるように、各回路パターン3と共に形成される。
リードフレーム1の回路パターン3は、電力系ブロック部11における電力伝送用の導電路として形成される。リードフレーム1単独の板厚は、回路基板に設けられる配線パターンのような制約を受けないので、こうした大電流伝送用の導電路として好適である。また、必要に応じて同一形状のリードフレーム1を複数枚密着状態に重ね合わせることにより、回路パターン3および端子片6の厚みひいては断面積を、リードフレーム1の重ね合せ枚数に比例して増加させ、電力系ブロック11でより大きな電流と電力密度を取り扱えるようにしてもよい。
前記部品搭載部5に開口形成された分離溝4には、図1に示すように、絶縁樹脂8が隙間なく埋設される。この絶縁樹脂8は、その後のリードフレーム1の外周部切断工程において、独立した島状の回路パターン3が、部品搭載部5から離脱するのを防止すると共に、各回路パターン3がぐらつくのを防止するためにある。そして、リードフレーム1の周縁部1Aを切り離すと、回路パターン3を絶縁樹脂8で保持したリードフレーム基板9が完成する。この実施例では、絶縁樹脂8の上面および下面が、リードフレーム1の上面および下面と面一になるようにリードフレーム基板9が形成されるが、電力用電子部品14を半田付け接続する回路パターン3の接続部15を除いて、回路パターン3の表面にも絶縁樹脂8を薄く覆い被せて、この絶縁樹脂8をいわばソルダーレジストとして機能させてもよい。これにより最終的なリードフレーム基板9の表面は、半田付け接続を行う必要のある接続部15や、外部接続端子6および制御系接続端子7などの端子片を除いては、絶縁樹脂8が外部に露出し、不必要な半田が回路パターン3に付着するのを防止できる。
絶縁樹脂8の埋め込み工程では、図示しない樹脂注入機の上型と下型間に、リードフレーム1の上面と下面が接する状態にして、部品搭載部5に位置する分離溝4に未硬化状態の絶縁樹脂8を注入する。特に部品搭載部5内の分離溝4は、全ての回路パターン3の一側だけがリードフレーム1の周縁につながれている関係で、島状に点在するのではなく、一つの連続した穴で形成されるので、分離溝4の適所に絶縁樹脂8を注入すると、分離溝4全体に絶縁樹脂8を隙間なく埋め込むことができる。絶縁樹脂8はその後熱などにより硬化され、部品搭載部5に形成される回路パターン3を保持する。
その後、リードフレーム1の回路パターン3には、電力系ブロック部11の回路素子となる電力用電子部品14が実装される。より具体的には、回路パターン3の接続部15に電力用電子部品14のリード電極16が載置され、この回路パターン3の接続部15と電力用電子部品14のリード電極16との間を半田により接続する。なお、電力用電子部品14は回路パターン3の表面に載せた状態で半田付け接続されてもよいし、回路パターン3に予め形成したスルーホールに電力用電子部品14のリードを挿入した状態で半田付け接続されてもよい。また、電力用電子部品14はリードフレーム基板9の片面だけでなく、両面に実装してもよい。こうして得られた電力系ブロック部11は、回路パターン3に対応したリードフレーム1により電力伝送用の導電路が形成されると共に、この回路パターン3に電力用電子部品14を搭載して構成される。
次に、上記電力系ブロック部11と、この電力系ブロック部11とは別個に組み立てられる制御系ブロック部との連結構造を図3〜図5に基づき説明する。
先ず、電源装置の制御部となる制御系ブロック部21の構成を説明すると、22は絶縁基板23の表面に銅箔などの金属箔からなる配線パターン24をエッチング形成してなる回路基板としての制御基板であり、これは既存の回路基板技術により製造される。回路基板22の片面または両面には、制御系ブロック部21の回路素子となる制御用電子部品25が実装される。制御用電子部品25は配線パターン24の表面にある接続部(図示せず)に載せた状態で半田付け接続されてもよいし、配線パターン24に予め形成したスルーホールに制御用電子部品25のリードを挿入した状態で半田付け接続されてもよい。こうした制御用電子部品25とは別に、制御基板22には電力系ブロック部11との電気的接続を図る連結部材として、配線パターン24に接続する導電性端子(図示せず)を複数備えたソケット26が配設され、モジュール化された制御系ブロック部25が前記電力系ブロック部11とは別個に組立てられる。
一方、31は前記リードフレーム1の一側に並設した外部接続端子6と制御系接続端子7の基端部を保持するように配設された横長矩形状の台座である。この台座31は、外部接続端子6と制御系接続端子7の端子台を兼用するもので、外部接続端子6の先端は台座31の略平坦な下面より突出しており、制御系接続端子7の先端はU字状に折り返されて、台座31の長手方向に沿って形成した凹溝32の内底面より上方に突出している。台座31の凹溝32は、電力系ブロック部11に制御系ブロック部21を連結する連結部材として、前記ソケット26と共に設けられるもので、ソケット26を取付けた制御基板22の一側が挿脱できる形状に凹溝32が形成される。これによって、制御基盤22の一側を凹溝32に差し込むと、制御系接続端子7の先端がソケット26内のばね性を有する導電性端子に嵌合し、この制御系接続端子7を中継して電力系ブロック部11と制御系ブロック部21との電気的接続が図られる。また同時に、台座31の凹溝32に嵌合した制御系ブロック部21の制御基板22が、台座31の上方に位置して、リードフレーム基板9とほぼ平行な状態に支持され、電力系ブロック部11と制御系ブロック部21とのコンパクトな実装構造が実現する。
また、別な変形例として、凹溝32の代わりに制御系接続端子7と繋がるソケットを台座31に設ける一方で、このソケットに挿脱可能な端子を制御基板22の一側表面に配設し、連結部材であるソケットおよび端子により、電力系ブロック部11と制御系ブロック部21とを連結させてもよい。このようにすれば、台座31に制御系ブロック部21の装着用の凹溝32を設けなくても、台座31に設けたソケットを利用して、制御系ブロック部21を自在に挿脱できる。
そして本実施例では、一つの電気製品組立体を電力伝送用の大電流を取り扱う電力系ブロック部11と、制御用の小信号を取り扱う制御系ブロック部21を別個にし、電力用電子部品14を繋ぐ電力系ブロック部11の導電路をリードフレーム1の回路パターン3により形成している。これにより、電力系ブロック部11の導電路は回路基板上の配線パターンで形成する必要がなく、製造上の制約を受けることなくより多くの電流と電力密度を扱うことが可能になる。また、回路パターン3はリードフレーム1の周縁部1Aから切り離されるものなので、従来のように金属バスバーを個々に設置する必要がなく、一度に所望の形状の回路パターン3を形成できる。一方、制御系ブロック部21は、通常の絶縁基板23上に配線パターン24を配置した制御基板22をそのまま利用できるので、制御系ブロック部21をモジュール化することに製造上の困難さは何等伴なわない。そして、個々に独立して製造される電力系ブロック部11に制御系ブロック部21を搭載することで、例えば電源装置などに適用される電気製品組立体が製造される。その際、制御系ブロック部21をモジュール化してパワー系ブロック部11と同等に扱うことにより、従来に比べて製造時の工程を一つ減らして、完成に至るまでの組立時間の短縮を図ることが可能になる。
以上のように本実施例では、回路パターン3に対応したリードフレーム1により電力伝送用の導電路を形成し、この回路パターン3に電力用電子部品14を接続してなる電力系ブロック部11と、回路基板である制御基板22に設けられた配線パターン24により制御用の導電路を形成し、この配線パターン24に制御用電子部品25を接続してなる制御系ブロック部21とをそれぞれ別個に備え、電力系ブロック部11に制御系ブロック部21を搭載して構成される。
この場合、電力伝送用の導電路がリードフレーム1により形成されるが、リードフレーム1の回路パターン3は従来の回路基板上に形成したパワーパターンのような制約を受けず、パワーパターンの数倍の厚さに形成できるので、より大きな電流と電力密度を取り扱うことが可能になる。また、電力伝送用の導電路として形成されるリードフレーム1の回路パターン3に電力用電子部品14を接続するのとは別に、制御基板22の配線パターン24により制御用の導電路が形成され、そこに制御用電子部品21を接続することができるので、電力系ブロック部11と制御系ブロック部21を独立して別々に組立てることが可能になる。
また本実施例では、リードフレーム1の周囲部である周縁部1Aから切り離される回路パターン3を保持するために、絶縁樹脂8が設けられている。
電力伝送用の導電路を形成する際に、リードフレーム1の周縁部1Aからの切り離しによって、複数の回路パターン3を一度に形成することができ、製造的な困難さを伴うことなく、簡単に電力伝送用の導電路が得られる。しかも、島状に孤立する各々の回路パターン3が絶縁樹脂8により保持されるので、電力系ブロック部11から回路パターン3が離脱する虞れを一掃できる。
また本実施例では、電力系ブロック部11の入出力用に設けられる外部接続端子6と、制御系ブロック部21との接続用に設けられる制御系接続端子7を、リードフレーム1の回路パターン3と一体に形成して構成される。
この場合、リードフレーム1の回路パターン3には、電力系ブロック部11の入出力用となる外部接続端子6の他に、制御系ブロック部21との接続用の制御系接続端子7が一体に形成される。こうした外部接続端子6や制御系接続端子7を利用して、電力系ブロック部11に対する電気的な接続を容易に図ることができる。
さらに本実施例では、こうした外部接続端子6や制御系接続端子7を支持する台座を備えると共に、制御系ブロック部7が着脱自在に装着される連結部(凹溝32や台座31に設けられるソケット)を台座31に設けて構成される。
この場合、台座31によって外部接続端子6や制御系接続端子7のみならず、リードフレーム1の各回路パターン3も共通の台座31に支持することが可能になる。しかも、この台座31にある凹溝32やソケットによって、制御系接続端子7に接離するように制御系ブロック部21を自在に着脱することができ、台座31を利用して電力系ブロック部11のリードフレーム3と制御系ブロック部21の制御基板22を安定した状態に支持することが可能になる。
本発明の第2実施例について、図6を参照しながら説明する。この実施例では、第1実施例のような外部接続端子6や制御系接続端子7を支持する台座31は設けられておらず、制御基板22に設けられた連結部としてのソケット41が、回路パターン3より折曲げ形成された制御系接続端子7に直接着脱するようになっている。また、ここでの制御系ブロック部21は、複数の制御基板22に制御用電子部品25を各々実装して構成されるが、制御基板22の枚数については第1実施例の場合も含め特に限定されない。本実施例では、外部接続端子6と制御系接続端子7がそれぞれ別々な位置に設けられているが、第1実施例のようにリードフレーム基板9の一側に沿って並設してもよく、台座31が設けられていない分、制御系接続端子7をリードフレーム基板9の任意の位置に設けることができる。
そして本実施例においても、一つの電気製品組立体を電力伝送用の大電流を取り扱う電力系ブロック部11と、制御用の小信号を取り扱う制御系ブロック部21を別個にし、電力用電子部品14を繋ぐ電力系ブロック部11の導電路をリードフレーム1の回路パターン3により形成している。これにより、電力系ブロック部11は製造上の制約を受けることなく、より多くの電流と電力密度を扱うことが可能になる。また、回路パターン3はリードフレーム1の周縁部1Aから切り離されるものなので、一度に所望の形状の回路パターン3を形成できる。一方、制御系ブロック部21は、通常の絶縁基板23上に配線パターン24を配置した制御基板22をそのまま利用できるので、製造上の困難さは何等伴なわない。そして、個々に独立して製造される電力系ブロック部11の外部接続端子7にソケット41を差し込むことによって、制御系接続端子7の先端がソケット41内のばね性を有する導電性端子に嵌合し、電力系ブロック部11と制御系ブロック部21との電気的接続が図られる。このとき、各制御基板22は図6に示すように、電力用電子部品14と同様にリードフレーム1の一側面に載置された状態で実装される。
以上のように本実施例では、回路パターン3に対応したリードフレーム1により電力伝送用の導電路を形成し、この回路パターン3に電力用電子部品14を接続してなる電力系ブロック部11と、回路基板である制御基板22に設けられた配線パターン24により制御用の導電路を形成し、この配線パターン24に制御用電子部品25を接続してなる制御系ブロック部21とをそれぞれ別個に備え、電力系ブロック部11に制御系ブロック部21を搭載して構成されると共に、電力系ブロック部11の入出力用に設けられる外部接続端子6と、制御系ブロック部21との接続用に設けられる制御系接続端子7を、リードフレーム1の回路パターン3と一体に形成して構成され、さらに、制御系接続端子7に着脱自在に装着される連結部としてのソケット41を、制御系ブロック部21の回路基板である各制御基板22に設けている。
このようにすると、制御用電子部品25の組込み作業と、電力用電子部品14の組込み作業を、互いに独立して行なうことが可能になり、しかも外部接続端子6や制御系接続端子7を利用して、電力系ブロック部11に対して電気的接続を容易に図ることができる上に、リードフレーム1に台座31などの別部材を設けなくても、電力系ブロック部11に制御系ブロック部21を直接自在に着脱することができる。
なお、本実施例は上記各実施例に限定されるものではなく、種々の変形実施が可能である。本実施例における電気機器組立体は、種々の電気機器に適用することができるので、その用途は電源装置に限定されない。また、どのような電力用電子部品14や制御用電子部品25を搭載するのかについても特に限定しない。