JP2013222766A - 実装基板 - Google Patents

Abstract

【課題】 基板の振動を抑制する実装基板を提供する。
【解決手段】 実装基板１は、切抜穴１１を有する基板１０、積層体２２を有するコンデンサ２０、および、コンデンサ２０を固定する固定部３１を備える。固定部３１は、積層体２２の中央領域Ｃに位置し、切抜穴１１に挿入されるコンデンサ２０と切抜穴１１の内壁面１１５とが離間するようコンデンサ２０を固定する。これにより、コンデンサ２０と基板１０とは、積層体２２の積層方向の振動が最も小さい中央領域Ｃで固定部３１により接続される。よって、積層体２２の積層方向の振動が基板１０に伝わることを抑制することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、コンデンサが搭載されている実装基板に関する。

従来、電気回路および電気機器の小型化に伴い、積層セラミックコンデンサまたはフィルムコンデンサ等の積層コンデンサが電気回路に使用されている。積層セラミックコンデンサまたはフィルムコンデンサは、電解コンデンサに比べ耐熱性が優れているため、電気自動車またはハイブリッド車両の電子制御装置等での使用に適している。例えば、特許文献１に記載の発明では、積層セラミックコンデンサが使用されている。

特開２０００−２３２０３０号公報

ところが、積層セラミックコンデンサおよびフィルムコンデンサは、電極層が誘電体層を介して積層されているため、圧電現象により積層方向の振動が発生する。この振動が、基板に伝わると基板の振動による騒音が発生するおそれがある。
ここで、特許文献１に記載の発明では、積層セラミックコンデンサの圧電現象による振動を抑制するために、回路基板の板厚方向の面対称な位置に二つの積層セラミックコンデンサを設ける。しかしながら、特許文献１に記載の発明では、二つの積層セラミックコンデンサが必要となるため、部品点数が多くなる。
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、基板の振動を抑制し、部品点数を低減可能な実装基板を提供することにある。

本発明は、切抜穴を有する基板、積層体を有するコンデンサ、および、コンデンサを固定する固定手段を備える実装基板であって、固定手段が積層体の積層方向の中央領域に位置し、切抜穴に挿入されるコンデンサと切抜穴の内壁面とが所定間隔離れるようコンデンサが固定されることを特徴とする。

コンデンサに電流が流れると、第１電極層と第２電極層との間の吸引力により発生し、第１電極層および第２電極層の層が広がる方向に直交する積層方向に振動が発生する。この振動は、積層体の積層方向の中央領域で相殺するため、積層体の積層方向の中央領域の振動が小さくなる。

本発明では、コンデンサと基板とは、積層体の積層方向の振動が最も小さい積層方向の中央領域で固定部により接続される。これにより、コンデンサの積層体の積層方向の中央領域と基板の位置とが一致する。よって、積層体の積層方向の振動が基板に伝わることを抑制することができ、基板の振動による騒音を抑制することができる。このため、例えば本発明の実装基板を電気自動車またはハイブリット車両に適用する場合、車両の静音効果を高めることができる。
また、本発明では、コンデンサの積層方向の振動を低減するために別個のコンデンサを設ける必要がないため、特許文献１に記載の発明に比べ部品点数を低減することができる。

本発明の第１実施形態による実装基板を示す模式図。 本発明の第１実施形態による実装基板が搭載されている車両を示す模式図。 図１のＩＩＩ―ＩＩＩ線部分断面図。 本発明の第１実施形態による基板を示す模式図。 本発明の第１実施形態によるコンデンサのケースを示す模式図。 本発明の第１実施形態によるコンデンサの積層体を示す模式図。 図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図。 本発明の第２実施形態によるコンデンサの積層体を示す模式図。 本発明の第３実施形態によるコンデンサの積層体を示す模式図。 図９のＸ方向視矢視図。 本発明の第４実施形態による実装基板を示す模式図。 図１１のＸＩＩ―ＸＩＩ線断面図。 本発明の他の実施形態による基板を示す模式図。

以下、本発明の実施形態による複数の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による実装基板は、例えば、電気自動車またはハイブリッド車両に搭載され、主機モータや補機モータを駆動制御する電子制御装置に適用される。図２に示すように、車両１００は、車輪９９間に設けられているトライブシャフト９８に設けられる主機モータ９７により駆動される。第１実施形態による実装基板１はモータ９７を駆動制御する電子制御装置９６に設けられている。

図１に示すように、実装基板１は、基板１０、コンデンサ２０、および固定手段としての固定部３１を備える。
基板１０は、例えばガラス織布とエポキシ樹脂からなるＦＲ−４等のプリント配線板である。基板１０は、薄板状に形成され、板厚方向に基板１０を貫通する矩形の切抜穴１１を有する（図４参照）。ここで、切抜穴１１の、長手方向の幅をＬ１とし、短手方向の幅をＭ１とする。基板１０には、制御回路を構成するコンデンサ２０等の電子部品が実装されている。

コンデンサ２０は、図３に示すように、ケース２１、積層体２２、第１リード線２３および第２リード線２５を有する。

ケース２１は、図３、５に示すように、一面が開放した直方体の有底筒状に形成される。ケース２１は、四つの側壁２１２、側壁２１２の一端に設けられる底壁２１６、および、側壁２１２の他端に開口する開口部２１１を有する。ここで、底壁２１６の、長手方向の幅をＬ２とし、短手方向の幅をＭ２とすると、ケース２１はＬ２およびＭ２が下記式１および式２を満たすよう形成される。
Ｌ１＞Ｌ２・・・式１
Ｍ１＞Ｍ２・・・式２

互いに対向する二つの側壁２１２には、案内穴２１３および切込穴２１４が形成されている。案内穴２１３は、側壁２１２の中心位置に形成され、切込穴２１４により開口部２１１と繋がる。切込穴２１４は、後述する第１リード線２３および第２リード線２５が案内穴２１３に入るよう案内する。

積層体２２は、アルミニウムを片面に蒸着した二枚のポリプロピレンフィルムを第１電極２２１および第２電極２２２を中心として巻回して形成される。図７に示すように、積層体２２は、第１電極２２１に電気的に接続する第１アルミ層２２３、第２電極２２２に電気的に接続する第２アルミ層２２４、第１ポリプロピレン層２２５、および、第２ポリプロピレン層２２６を有する。第１ポリプロピレン層２２５、第１アルミ層２２３、第２ポリプロピレン層２２６、および第２アルミ層２２４は、この順で積層し、第１電極２２１および第２電極２２２を中心として巻回する。第１アルミ層２２３と第２アルミ層２２４とは、第１ポリプロピレン層２２５および第２ポリプロピレン層２２６により絶縁される。

ここで、第１アルミ層２２３と第２アルミ層２２４とが積層している方向を「積層方向Ｒ」とし、２枚のポリプロピレンフィルムの巻軸方向を「軸方向Ｙ」とする。ここで、軸方向Ｙは、特許請求の範囲における「積層体の層の広がる方向」に対応する。また、第１電極２２１および第２電極２２２の位置する領域を中央領域Ｃとする。第１アルミ層２２３は特許請求の範囲における「第１電極層」に対応し、第２アルミ層２２４は特許請求の範囲における「第２電極層」に対応する。また、第１ポリプロピレン層２２５および第２ポリプロピレン層２２６は特許請求の範囲における「誘電体層」を構成する。

第１リード線２３および第２リード線２５は、例えば、銅などの金属により形成され、図３に示すように、積層体２２の積層方向Ｒの中央から軸方向Ｙに突出する。第１リード線２３は切抜穴１１の第１縁部１１１に向かって突出し、第２リード線２５は切抜穴１１の第１縁部１１２に向かって突出する。第１リード線２３は第１電極２２１に電気的に接続し、第２リード線２５は第２電極２２２に電気的に接続する。

図３に示すように、積層体２２は、積層方向Ｒの中心Ｏ１がケース２１の側壁２１２の中心Ｏ２に対応し、第１リード線２３および第２リード線２５がケース２１の案内穴２１３から引き出されるよう、ケース２１内に収容される。積層体２２は樹脂２６によりケース２１内にモールドされている。

固定部３１は、第１リード線２３および第２リード線２５の積層体２２とは反対側の端部に第１リード線２３または第２リード線２５と一体に設けられる。固定部３１は半田４０により切抜穴１１を隔てた第１縁部１１１および第２縁部１１２に固定される。よって、コンデンサ２０の第１リード線２３および第２リード線２５が基板１０に固定される。コンデンサ２０は、ケース２１の側壁２１２と切抜穴１１の内壁面１１５とが接触しない寸法で挿入されている。つまり、コンデンサ２０は、ケース２１の側壁２１２と切抜穴１１の内壁面１１５とが離間するよう、切抜穴１１に挿入されている。また、コンデンサ２０は、積層体２２の中央領域Ｃが基板の位置と一致するよう切抜穴１１内に固定される。ここで、「一致」とは、完全に一致する場合、または、部分的に一致する場合を含む。

本実施形態では、コンデンサ２０は、第１電極２２１および第２電極２２２を中心として、第１ポリプロピレン層２２５、第１アルミ層２２３、第２ポリプロピレン層２２６、および第２アルミ層２２４が巻回されロール状に形成される。コンデンサ２０の第１電極２２１と第２電極２２２との間に電圧が印加されると、第１アルミ層２２３と第２アルミ層２２４との間に吸引力が発生する。この吸引力は積層体２２の軸方向Ｙと直交する積層方向Ｒに発生するため、積層体２２の第１アルミ層２２３および第２アルミ層２２４は積層方向Ｒに振動する。また、第１アルミ層２２３および第２アルミ層２２４は、第１電極２２１および第２電極２２２を中心として巻回されているため、積層方向Ｒの振動（以下、単に「振動」という場合、積層方向Ｒの振動を言う）は第１電極２２１および第２電極２２２が位置する中央領域Ｃでは振動の中心（節）となるため、振動が非常に小さい。よって、積層体２２の積層方向Ｒの中心Ｏ１を含む中央領域Ｃでの振動は非常に小さくなる。つまり、第１電極２２１、第２電極２２２、第１リード線２３、および第２リード線２５での振動が小さくなる。

上述したように、本実施形態では、コンデンサ２０は、切抜穴１１に挿入され、積層体２２の中央領域Ｃに位置する固定部３１により、切抜穴１１を隔てた第１縁部１１１および第２縁部１１２に固定される。これにより、コンデンサ２０と基板１０とは、積層体２２の中央領域Ｃで固定部３１により接続され、積層体２２の積層方向Ｒの中央領域Ｃと基板の位置とが一致する。積層体２２の中央領域Ｃでは振動が最も小さいため、積層体２２の振動が基板１０に伝わることを抑制することができる。よって、コンデンサ２０の圧電現象による振動が基板１０に伝わることを抑制することができ、基板１０の振動による騒音を抑制することができる。このため、車両１００の静音効果を高めることができる。
また、本実施形態では、コンデンサ２０の圧電現象を低減するために、二つのコンデンサを基板の両側に設ける必要がないため、特許文献１に記載の発明に比べ部品点数を低減することができる。

本実施形態では、固定部３１は、積層体２２の積層方向Ｒの中央から層の軸方向Ｙに突出する第１リード線２３および第２リード線２５に形成される。これにより、積層体２２の振動が最も小さい中央領域Ｃに、固定部３１の位置を容易に合わせることができる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態の実装基板を図８に示す。なお、本実施形態において、上記第１実施形態と実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
図８に示すように、本実施形態では、固定部３２は、第１リード線２３および第２リード線２５の積層体２２の反対側の端部をプレス加工することにより板状に形成される。固定部３２は、基板１０と当接する平坦部３２２を有する。

これにより、上記第１実施形態に記載の実装基板１に比べ、固定部３２と基板１０との接触面積を増大することができる。このため、コンデンサ２０が固定部３２により固定されるときの安定性を高めることができる。よって、振動を抑制する効果を高めることができ、静音効果を向上させることができる。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態の実装基板を図９、１０に示す。本実施形態において、上記第１実施形態と実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
図９に示すように、本実施形態では、固定部３３は、第１リード線２３および第２リード線２５の積層体２２の反対側の端部を軸方向に切り取ることにより径方向の断面が半円状になるよう形成される。固定部３３は、基板１０と当接する平坦部３２２を有する（図１０参照）。
本実施形態では、上記第２実施形態の効果と同様な効果を有する。

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態の実装基板を図１１、１２に示す。本実施形態において、上記第１実施形態と実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
本実施形態では、コンデンサ２４０のケース２４は、固定手段としての鍔部２４４を二つ有する。二つの鍔部２４４は、ケース２４の互いに対向する側壁２１２に形成される。鍔部２４４は、側壁２１２の外壁面から板厚方向に突出し、側壁２１２の外壁面において、開口部２１１と底壁２１６との間の中央を通る中央線Ｍ上に延びる。鍔部２４４は、板状に形成され、平坦部２４６を有する。

鍔部２４４は、例えば、接着剤などにより切抜穴１１を隔てた第１縁部１１１および第２縁部１１２に固定される。コンデンサ２４０は、ケース２４の側壁２１２と切抜穴１１の内壁面１１５とが離間するよう切抜穴１１に挿入されている。

本実施形態では、積層体２２は、中央領域Ｃが中央線Ｍの位置と一致し、第１リード線２３および第２リード線２５が開口部２１１から突出するよう、ケース２４内にモールドされている（図１１参照）。よって、コンデンサ２４０は、鍔部２４４が基板１０に固定されることで、積層体２２の中央領域Ｃが基板１０の位置と一致するよう切抜穴１１内に固定される。第１リード線２３および第２リード線２５は、柔らかいワイヤボンディング５０により基板１０と電気的に接続する。ワイヤボンディング５０は半田４０により基板１０に固定されている。

本実施形態では、コンデンサ２４０は、ケース２４に形成されている鍔部２４４により基板１０に固定される。これにより、第１リード線２３および第２リード線２５によりコンデンサ２４０を基板１０に固定する第１実施形態に比べ、基板１０との接触面積を増大させることができ、コンデンサ２４０を基板１０に固定する安定性を高めることができる。よって、振動を抑制する効果を高めることができ、静音効果を向上させることができる。

（他の実施形態）
上記実施形態では、固定部が二つ設けられている例を示した。これに対し、他の実施形態では、固定部を一つまたは三つ以上設けることとしても良い。
また、上記実施形態では、二つの固定部が積層体のポリプロピレンフィルムの巻軸方向に対向となるよう設けられている例を示した。これに対し、他の実施形態では、複数の固定部を隣り合うよう設けることとしても良い。

上記実施形態では、積層体の積層方向が放射状となり、中央領域が放射状の中心となる例を示した。これに対し、他の実施形態では、積層方向が直線状となるよう積層体を形成し、中央領域が積層体の直線状の積層方向の中央に位置することとしても良い。

上記実施形態では、切抜穴の輪郭が矩形に形成されている例を示した。これに対し、他の実施形態では、切抜穴を輪郭が円形となるよう形成することとしても良い。また、図１３に示すように、基板の一辺に開口するよう切抜穴１１０を形成することとしても良い。すなわち、特許請求の範囲に記載の「切抜穴」は、図１３に示すような切欠を含む。

上記実施形態では、コンデンサの積層体がケースに収容されている例を示した。これに対し、他の実施形態では、コンデンサの積層体を樹脂などでモールドし、ケースなどに収容しないこととしても良い。

上記実施形態では、固定手段としての鍔部がケースと一体に形成されている例を示した。これに対し、他の実施形態では、鍔部とケースとを別体に形成し、一体に設けることとしても良い。

上記実施形態では、実装基板が電気自動車またはハイブリット車両の駆動源としての主機モータを駆動制御する電子制御装置に適用される例を示した。これに対し、他の実施形態では、実装基板を電気自動車またはハイブリット車両の補機モータに適用することとしても良い。また、実装基板を他の車両の電子制御装置などの電子回路に適用することとしても良い。さらに、車両以外の電子回路に適用することとしても良い。
以上説明した本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。

１・・・実装基板、
Ｃ・・・中央領域、
１０・・・基板、
１１、１１０・・・切抜穴、
２０・・・コンデンサ、
３１、３２、３３・・・固定部（固定手段）、
２２・・・積層体、
１１１・・・第１縁部、
１１２・・・第２縁部、
１１５・・・内壁面、
２２３・・・第１アルミ層（第１電極層）、
２２４・・・第２アルミ層（第２電極層）、
２２５・・・第１ポリプロピレン層（誘電体層）、
２２６・・・第２ポリプロピレン層（誘電体層）、
２４４・・・鍔部（固定手段）。

Claims (5)

1. 切抜穴（１１、１１０）を有する基板（１０）と、
   第１電極層（２２３）と第２電極層（２２４）とが間に誘電体層（２２５、２２６）を介して交互に積層して形成される積層体（２２）を有し、前記積層体の層の広がる方向を前記基板と平行とし、前記切抜穴の内壁面（１１５）と離間するよう前記切抜穴に挿入されるコンデンサ（２０）と、
   前記積層体の積層方向の中央部である中央領域（Ｃ）に対応する位置に位置し、前記基板の前記切抜穴を隔てた第１縁部（１１１）および第２縁部（１１２）に前記コンデンサを固定する固定手段（３１、３２、３３、２４４）と、
   を備えることを特徴とする実装基板（１）。
2. 前記コンデンサは、前記積層体の前記中央領域から前記第１縁部に向かって突出する第１リード線（２３）、および、前記積層体の前記中央領域から前記第２縁部に向かって突出する第２リード線（２５）、をさらに有し、
   前記固定手段（３１、３２、３３）は前記第１リード線および前記第２リード線の端部に前記第１リード線または前記第２リード線と一体に設けられることを特徴とする請求項１に記載の実装基板。
3. 前記コンデンサは前記積層体を収容するケース（２１、２４）をさらに有し、
   前記固定手段（２４４）は、前記ケース（２４）の側壁（２１２）の前記積層体の前記中央領域に対応する位置に形成されることを特徴とする請求項１に記載の実装基板。
4. 前記固定手段（３２、３３、２４４）は、前記基板の前記第１縁部および前記第２縁部に当接する平坦部を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の実装基板。
5. 前記積層体は、前記第１電極層、前記第２電極層、および前記誘電体層が巻回されたロール状に形成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の実装基板。

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