JP2006173167A - ランド構造，インダクタ部品取付構造及び無線通信機の電源回路 - Google Patents

Abstract

【課題】 インダクタ部品を所望の角度で実装することができるようにして、電子部品同士の磁気的相互干渉を回避すると共に回路の高密度化と小型化とを図ることができるランド構造，インダクタ部品取付構造及び無線通信機の電源回路を提供する。
【解決手段】 第１の配線パターン３０が接続された第１のランド３−１と、第２の配線パターン４０が接続された第２のランド４−１とを備えるランド構造において、インダクタ部品２の外部電極２１，２２を第１及び第２のランド３−１，４−１に接続して、インダクタ部品取付構造を構成する。第１及び第２のランド３−１，４−１は円弧状をなして対向し、インダクタ部品２は、対象電子部品との磁気結合を最小にする角度で、第１及び第２のランド３−１，４−１に取り付けられている。好ましくは、レジスト５を第１及び第２のランド３−１，４−１に設ける。
【選択図】図３

Description

この発明は、電源回路等に用いられるインダクタ部品を取り付けるためのランドの形状や配置等を規定したランド構造，インダクタ部品取付構造及び無線通信機の電源回路に関するものである。

一般に、携帯電話等に用いられる電源回路や増幅回路に実装されたインダクタ部品は、高周波磁界を発生し、この磁界がＲＦ部のアンテナ等と干渉して、ＲＦ部の性能を低下させるおそれがある。このため、従来は、例えば特許文献１に記載されているようなシールド技術が用いられていた。
図１５は、特許文献１の技術を示す断面図である。
図１５に示すように、この技術は、高周波増幅回路であり、増幅器１０１の前段側に接続される入力側結合回路１０２と増幅器１０１の後段側に接続される出力側結合回路１０３とを回路基板１００の互いに反対側の面にマウントしている。そして、入力側結合回路１０２及び出力側結合回路１０３のそれぞれに対応させて、グランドパターン１０４，１０５を回路基板１００に形成し、これらのグランドパターン１０４，１０５によって磁気的シールドを行なう。

特開平０８−３１６６０４号公報

しかし、上記した技術では、シールド用のグランドパターン１０４，１０５を回路基板１００に形成しなければならないので、その分、製品のコストアップに繋がる。また、広面積を占有するグランドパターン１０４，１０５が存在するために、他の部品の実装面積が失われ、回路の高密度化及び小型化が困難となる。しかも、このような回路に用いられるインダクタ部品は、狭い矩形状のランドに取り付けられ、傾き調整が不可能な状態となっている。
図１６は、インダクタ部品が実装されたランドの形状を示す平面図である。
従来は、図１６に示すように、１対の矩形状のランド１１１，１２１をパターン配線１１０，１２０の対向する端部にそれぞれ形成し、インダクタ部品２００をこれらのランド１１１，１２１上に半田等で実装する。この際、ランド１１１，１２１の形状は、インダクタ部品２００の外部端子２０１，２０２の平面形状に対応して設定され、しかも、ランド１１１，１２１の幅方向（図１６の上下方向）に余裕を持たせていない。すなわち、インダクタ部品２００の外部端子２０１，２０２の幅とランド１１１，１２１の幅とがほぼ等しく設定され、インダクタ部品２００をランド１１１，１２１に対して傾けて実装することができない構造になっている。このため、ランド１１１，１２１間の距離Ｄが大きくなってしまい、高密度配線及び高密度実装による回路の小型化が不可能であった。

この発明は、上述した課題を解決するためになされたもので、インダクタ部品を所望の角度で実装することができるようにして、電子部品同士の磁気的相互干渉を回避すると共に回路の高密度化と小型化とを図ることができるランド構造，インダクタ部品取付構造及び無線通信機の電源回路を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１の発明は、インダクタ部品の一方端部の外部電極を接続するために第１の配線パターンの端部に形成された第１のランドと、インダクタ部品の他方端部の外部電極を接続するために第２の配線パターンの端部に形成された第２のランドとを備えるランド構造であって、第１のランドと第２のランドとを対向させ、これら第１及び第２のランドの外形をなす辺のうち、少なくとも第１及び第２の配線パターンの端部に接続する側の辺を円弧状に形成することにより、インダクタ部品を、第１及び第２のランドの円弧状の辺の中心を結ぶ中心軸に対して所望角度だけ傾けた状態で、インダクタ部品の両端部を、第１及び第２のランドにそれぞれ載置することができるようにした構成とする。
かかる構成により、インダクタ部品の一方端部の外部電極を第１のランドに接続すると共に、他方端部の外部電極を第２のランドに接続することで、インダクタ部品を第１及び第２の配線パターンの端部間に実装することができる。この際、第１及び第２のランドの外形をなす辺のうち、少なくとも第１及び第２の配線パターンの端部に接続する側の辺が円弧状に形成されているので、他の電子部品への磁気的干渉が少なくなるような角度に傾けてインダクタ部品を第１及び第２のランドに実装することができる。すなわち、他の電子部品への磁気的干渉を考慮して、インダクタ部品の実装方向を調整することができる。

また、請求項２の発明は、請求項１に記載のランド構造において、第１及び第２のランドの外形をなす辺のうち、互いに対向する辺を直状に形成した構成とする。

また、請求項３の発明は、請求項２に記載のランド構造において、第１及び第２のランドの外形を、半円状に形成した構成とする。

また、請求項４の発明は、請求項１に記載のランド構造において、第１及び第２のランドの外形をなす辺のうち、互いに対向する辺を円弧状にして、第１及び第２のランドを円弧状に形成した構成とする。

また、請求項５の発明は、請求項４に記載のランド構造において、第１及び第２のランドを、半円の円弧状に形成した構成とする。

また、請求項６の発明は、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のランド構造において、第１及び第２のランドの表面のうちインダクタ部品を載置させる部分を除いた表面部分に、インダクタ部品位置決め用のレジストを盛った構成とする。

また、請求項７の発明は、請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のランド構造において、第１及び第２の配線パターンの端部を、第１及び第２のランドの円弧状の辺の中心にそれぞれ接続した構成とする。

また、請求項８の発明は、インダクタ部品を請求項１ないし請求項７のいずれかに記載のランド構造に実装するインダクタ部品取付構造であって、インダクタ部品の磁界による対象電子部品への磁気的干渉が最小限になるように、インダクタ部品を、第１及び第２のランドの円弧状の辺の中心を結ぶ中心軸に対して所望角度だけ傾けた状態で、インダクタ部品の両端部を、第１及び第２のランドにそれぞれ固定した構成とする。

また、請求項９の発明に係る無線通信機の電源回路は、請求項８に記載のインダクタ部品取付構造を備える構成とした。

以上詳しく説明したように、この発明のランド構造によれば、他の電子部品への磁気的干渉を考慮して、インダクタ部品の実装方向を調整することができるので、他の電子部品との磁気的相互干渉を回避することができるだけでなく、図１５に示した従来の技術の如きシールド用のグランドパターン１０４，１０５を必要としない。したがって、その分、製品のコストダウンに繋がるだけでなく、広面積を占有するグランドパターン１０４，１０５の部分に他の電子部品を実装することができ、その分、回路の高密度化と小型化とが可能となるという優れた効果がある。
特に、請求項６の発明に係るランド構造によれば、レジストで、第１及び第２のランドに実装したインダクタ部品を位置決めすることができるので、実装後に、インダクタ部品の位置ズレがなく、電子部品との磁気的相互干渉の回避効果を確実なものにする効果がある。

また、請求項８のインダクタ部品取付構造によれば、インダクタ部品の磁界による対象電子部品への磁気的干渉が最小限になるように、インダクタ部品を取り付けた構造であるので、当該取付構造を有した回路の高密度化と小型化とが可能となる。

また、請求項９の発明によれば、対象電子部品への磁気的干渉が最小であって、しかも、回路の高密度化と小型化とが可能な無線通信機の電源回路を提供することができる。

以下、この発明の最良の形態について図面を参照して説明する。

図１は、この発明の第１実施例に係る無線通信機の電源回路の概略斜視図であり、図２は、電源回路の電気的構造を示す回路図である。

図１に示す電源回路１は、ＤＣ−ＤＣコンバータであり、無線通信機である携帯電話の電源回路である。なお、ＤＣ−ＤＣコンバータには、昇圧型、降圧型、反転型等があるが、この実施例では、昇圧型のＤＣ−ＤＣコンバータを例にして説明する。
図１に示すように、この実施例の電源回路１は、配線パターン中に、基板に対して水平方向に巻かれた昇圧用のインダクタ部品２と、ＭＯＳやＦＥＴ等のスイッチング素子１０と、コンデンサ１１，１２と、ダイオード１３と、直流抵抗１４とを備えており、電気回路的には周知のＤＣ−ＤＣコンバータである。
すなわち、図２に示すように、電源回路１は、図示しない電池等からの直流入力電圧Ｖinをインダクタ部品２で昇圧すると共に、直流入力電圧Ｖinをスイッチング素子１０で櫛歯状に形成した後、コンデンサ１２やダイオード１３で整流及び平滑した得た直流出力電圧Ｖoutを携帯電話３００の図示しないＬＣＤバックライト等に供給することができる。
このとき、インダクタ部品２は、スイッチング素子１０のスイッチングのタイミングに合わせて、エネルギを蓄えたり放出したりする。このため、高周波の磁界がインダクタ部品２から放出され、この磁界がアンテナ３０１と磁気結合して、干渉するおそれがある。
そこで、この実施例では、インダクタ部品２の取付構造に新規な技術的工夫を凝らしている。
図３は、インダクタ部品取付構造を示す平面図であり、図４は、ランド構造を示す平面図である。
図３に示すように、インダクタ部品２は、インダクタ部品２の磁界によるアンテナ３０１への磁気的干渉が最小限になるように、図４に示すランド構造の第１及び第２のランドに傾けて取り付けられている。
具体的には、図４に示すように、ランド構造は、互いに対向する第１のランド３−１と第２のランド４−１とで構成されている。
第１のランド３−１（第２のランド４−１）は、インダクタ部品２の一方端部の外部電極２１（他方端部の外部電極２２）（図３参照）を接続するためのランドであり、第１の配線パターン３０の端部３０ａ（第２の配線パターン４０の端部４０ａ）に接続されている。このような第１のランド３−１（第２のランド４−１）は、全体として円弧状に形成されている。すなわち、第１のランド３−１（第２のランド４−１）の外形をなす４つ辺３１〜３４（４１〜４４）のうち、第１の配線パターン３０の端部３０ａ（第２の配線パターン４０の端部４０ａ）が接続された辺３１（４１）を円弧状に形成すると共に、第１及び第２の配線パターン３０，４０の互いに対向する辺３３，４３を円弧状にした。また、第１のランド３−１（第２のランド４−１）の幅Ｗは、外部電極２１（２２）の幅ｗよりも若干大きめに設定され、第１のランド３−１（第２のランド４−１）の長さは、半円弧よりも短く設定されている。
このような第１及び第２のランド３−１，４−１は、辺３１，４１の中心Ｐ３，Ｐ４を結ぶ中心軸Ｌ１が水平方向（図４の左右方向）に対して所定角度傾くように、配され、第１及び第２の配線パターン３０，４０の端部３０ａ，４０ａが、辺３１，４１の中心Ｐ３，Ｐ４にそれぞれ接続されている。

インダクタ部品２は、以上の如き第１及び第２のランド３−１，４−１の中心軸Ｌ１に対して所望角度だけ傾けた状態で、インダクタ部品２の両外部電極２１，２２を、第１及び第２のランド３−１，４−１にそれぞれ載置することができる。この実施例では、図３に示すように、インダクタ部品２の傾きと中心軸Ｌ１との傾きとをほぼ一致させているが、インダクタ部品２の中心軸Ｌ１に対する傾きは、インダクタ部品２とアンテナ３０１（図２参照）との磁気的結合度が最小になるように設定される。

また、第１及び第２のランド３−１，４−１には、レジスト５が盛られている。
図５は、図３の矢視Ａ−Ａ断面図である。
図３に示すように、レジスト５は、第１及び第２のランド３−１，４−１の表面のうちインダクタ部品２を載置させる部分を除いた表面部分に設けられている。具体的には、レジスト５は、第１及び第２のランド３−１，４−１の表面両端部にそれぞれ設けられ、図５に示すように、インダクタ部品２の外部電極２１（２２）がレジスト５，５によって両側から挟まれている。これにより、インダクタ部品２はレジスト５によって位置決めされ、第１及び第２のランド３−１，４−１上における位置ズレが防止される。

発明者等は、電子部品同士の磁気的結合度が、電子部品の実装方向に依存することについての確認試験を行った。
図６は、インダクタ部品同士の磁気的結合度を説明するための平面図であり、図６（ａ）は、インダクタ部品同士を平行に実装した状態を示し、図６（ｂ）は、インダクタ部品同士を垂直に実装した状態を示す。また、図７は、測定で得た結合度と周波数の関係を示す線図である。
この試験では、図６に示すように、入力電力Ｗinをインダクタ部品２−１に入力し、インダクタ部品２−２から出力される出力電力Ｗoutを測定した。すなわち、高周波の入力電力Ｗinをインダクタ部品２−１に入力すると、磁界Ｈが発生し、インダクタ部品２−２と磁気的に結合して、磁気的結合度に対応した出力電力Ｗoutが出力される。この出力電力Ｗoutの入力電力Ｗinに対する割合をデジベル表示して、図７に示す結果を得た。
すると、図６（ａ）に示すような平行状態では、図７の結合度曲線Ｓ１を得、図６（ｂ）に示すような垂直状態では、図７の結合度曲線Ｓ２を得た。これら結合度曲線Ｓ１，Ｓ２から判るように、インダクタ部品２−１，２−２を垂直状態にしたときの結合度の方が、平行状態にしたときの結合度よりも小さい。すなわち、インダクタ部品２−２をインダクタ部品２−１に対して傾けることで、結合度が減少することが判る。

かかる観点から、図１及び図２に示す電源回路１において、インダクタ部品２を第１及び第２のランド３−１，４−１に実装する場合には、対象電子部品であるアンテナ３０１とインダクタ部品２との磁気的結合が最小となる傾きを予め測定した後、インダクタ部品２を当該測定角度で第１及び第２のランド３−１，４−１に固定する。
図８は、インダクタ部品２の角度の調整状態を示す平面図である。
図８の実線，破線及び二点鎖線で示すように、インダクタ部品２をレジスト５が盛られていない第１及び第２のランド３−１，４−１上で回転させて、アンテナ３０１に対する磁気的結合度を測定し、最小限の結合度を実現する角度を決定する。例えば、アンテナ３０１に対して最小の結合度を実現するインダクタ部品２の角度が、図８の破線で示すように、第１及び第２のランド３−１，４−１の中心軸Ｌ１に対して角度θであった場合には、破線で示すインダクタ部品２が載置される表面部分を除いた部分に、図３に示したように、レジスト５を盛る。しかる後、インダクタ部品２を、レジスト５の間に位置させるようにして、第１及び第２のランド３−１，４−１にリフロー半田を行うことにより、インダクタ部品２の固定と位置決めを行う。

かかる構造の電源回路１を携帯電話に実装することで、電源回路１から携帯電話３００の図示しないＬＣＤバックライト等に所定の直流出力電圧Ｖoutが供給される。しかも、上記の如く、予めアンテナ３０１との磁気的結合を考慮して、インダクタ部品２の実装方向を調整してあるので、インダクタ部品２とアンテナ３０１との磁気的相互干渉を回避することができる。この結果、電源回路１には、図１５に示した従来の技術の如きシールド用のグランドパターン１０４，１０５を必要としない。したがって、その分、製品のコストダウンに繋がるだけでなく、他の電子部品を電源回路１に実装することができ、電源回路１の高密度化と小型化とを図ることができる。

次に、この発明の第２実施例について説明する。
図９は、この発明の第２実施例に電源回路の要部を示す平面図である。
この実施例は、第１及び第２のランドの長さを上記第１実施例の第１及び第２のランド３−１，４−１の長さと異ならせた。
具体的には、図９に示すように、第１及び第２のランド３−２，４−２を、半円の円弧状に形成した。すなわち、第１及び第２のランド３−２，４−２を対向方向で当接させると、第１及び第２のランド３−２，４−２全体が円形になるように設定した。
これにより、インダクタ部品２を第１及び第２のランド３−２，４−２の中心軸Ｌ１に対して０°−９０°の範囲で調整することができ、広範囲の調整が可能となる。
その他の構成、作用及び効果は、上記第１実施例と同様であるので、その記載は省略する。

次に、この発明の第３実施例について説明する。
図１０は、この発明の第３実施例に電源回路の要部を示す平面図である。
この実施例は、第１及び第２のランドの形状を上記第１実施例の第１及び第２のランド３−１，４−１の形状と異ならせた。
具体的には、図１０に示すように、第１のランド３−３（第２のランド４−３）の外形を辺３１，３３（４１，４３）で画成した。すなわち、第１及び第２のランド３−３，４−３の互いに対向する辺３３，４３を直状に形成した。
これにより、第１及び第２のランド３−３，４−３の面積を第１及び第２のランド３−１，４−１よりも大きくすることができ、この結果、リフロー半田時の半田ボールの発生を低減させることができる。
その他の構成、作用及び効果は、上記第１実施例と同様であるので、その記載は省略する。

次に、この発明の第４実施例について説明する。
図１１は、この発明の第４実施例に電源回路の要部を示す平面図である。
この実施例は、第１及び第２のランドの大きさを上記第３実施例の第１及び第２のランド３−３，４−３と異ならせた。
具体的には、図１１に示すように、第１のランド３−４（第２のランド４−４）の外形を辺３１，３３（４１，４３）で画成すると共に、全体を半円状に形成した。
これにより、リフロー半田時の半田ボールの発生を低減させることができるだけでなく、インダクタ部品２の実装方向を広範囲に調整することができる。
その他の構成、作用及び効果は、上記第２及び第３実施例と同様であるので、その記載は省略する。

なお、この発明は、上記実施例に限定されるものではなく、発明の要旨の範囲内において種々の変形や変更が可能である。
例えば、上記実施例では、第１及び第２のランド３−１，４−１〜３−４，４−４を、辺３１，４１の中心Ｐ３，Ｐ４を結ぶ中心軸Ｌ１が配線パターン方向に対して所定角度傾くように、配置したが、図１２の（ａ）〜（ｄ）に示すように、中心軸Ｌ１が水平になるように、第１及び第２のランド３−１，４−１〜３−４，４−４を配置しても良い。
また、上記実施例では、第１及び第２の配線パターン３０，４０を第１及び第２のランド３−１，４−１〜３−４，４−４の中心Ｐ３，Ｐ４に接続したが、図１３の（ａ）〜（ｄ）に示すように、第１及び第２の配線パターン３０，４０を上下にずらした状態で、第１及び第２のランド３−１，４−１〜３−４，４−４の端部に接続しても良い。
さらに、図１４の（ａ）〜（ｄ）に示すように、第１及び第２の配線パターン３０，４０を第１及び第２のランド３−１，４−１〜３−４，４−４の同じ端部側に接続しても良い。

この発明の第１実施例に係る無線通信機の電源回路の概略斜視図である。 電源回路の電気的構造を示す回路図である。 インダクタ部品取付構造を示す平面図である。 ランド構造を示す平面図である。 図３の矢視Ａ−Ａ断面図である。 インダクタ部品同士の磁気的結合度を説明するための平面図である。 測定で得た結合度と周波数の関係を示す線図である。 インダクタ部品の角度の調整状態を示す平面図である。 この発明の第２実施例に電源回路の要部を示す平面図である。 この発明の第３実施例に電源回路の要部を示す平面図である。 この発明の第４実施例に電源回路の要部を示す平面図である。 第１変形例群を示す平面図である。 第２変形例群を示す平面図である。 第３変形例群を示す平面図である。 従来の技術を示す断面図である。 インダクタ部品が実装されたランドの一般的形状を示す平面図である。

符号の説明

１…電源回路、 ２…インダクタ品、 ３−１〜３−４…第１のランド、 ４−１〜４−４…第２のランド、 ５…レジスト、 ２１，２２…外部電極、 ３０…第１の配線パターン、 ４０…第２の配線パターン、 ３０ａ…端部、 ３０ａ，４０ａ…端部、 ３１〜３４…辺、 ３００…携帯電話、 θ…角度、 Ｈ…磁界、 Ｌ１…中心軸、 Ｐ３，Ｐ４…中心。

Claims (9)

1. インダクタ部品の一方端部の外部電極を接続するために第１の配線パターンの端部に形成された第１のランドと、上記インダクタ部品の他方端部の外部電極を接続するために第２の配線パターンの端部に形成された第２のランドとを備えるランド構造であって、
   上記第１のランドと第２のランドとを対向させ、
   これら第１及び第２のランドの外形をなす辺のうち、少なくとも上記第１及び第２の配線パターンの端部に接続する側の辺を円弧状に形成することにより、
   上記インダクタ部品を、第１及び第２のランドの上記円弧状の辺の中心を結ぶ中心軸に対して所望角度だけ傾けた状態で、上記インダクタ部品の両端部を、第１及び第２のランドにそれぞれ載置することができるようにした、
   ことを特徴とするランド構造。
2. 請求項１に記載のランド構造において、
   上記第１及び第２のランドの外形をなす辺のうち、互いに対向する辺を直状に形成した、
   ことを特徴とするランド構造。
3. 請求項２に記載のランド構造において、
   上記第１及び第２のランドの外形を、半円状に形成した、
   ことを特徴とするランド構造。
4. 請求項１に記載のランド構造において、
   上記第１及び第２のランドの外形をなす辺のうち、互いに対向する辺を円弧状にして、第１及び第２のランドを円弧状に形成した、
   ことを特徴とするランド構造。
5. 請求項４に記載のランド構造において、
   上記第１及び第２のランドを、半円の円弧状に形成した、
   ことを特徴とするランド構造。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のランド構造において、
   上記第１及び第２のランドの表面のうち上記インダクタ部品を載置させる部分を除いた表面部分に、インダクタ部品位置決め用のレジストを盛った、
   ことを特徴とするランド構造。
7. 請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のランド構造において、
   上記第１及び第２の配線パターンの端部を、第１及び第２のランドの上記円弧状の辺の中心にそれぞれ接続した、
   ことを特徴とするランド構造。
8. インダクタ部品を請求項１ないし請求項７のいずれかに記載のランド構造に実装するインダクタ部品取付構造であって、
   上記インダクタ部品の磁界による対象電子部品への磁気的干渉が最小限になるように、上記インダクタ部品を、上記第１及び第２のランドの上記円弧状の辺の中心を結ぶ中心軸に対して所望角度だけ傾けた状態で、上記インダクタ部品の両端部を、第１及び第２のランドにそれぞれ固定した、
   ことを特徴とするインダクタ部品取付構造。
9. 請求項８に記載のインダクタ部品取付構造を備える、
   ことを特徴とする無線通信機の電源回路。

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