JP2014096431A

JP2014096431A - 配線基板

Info

Publication number: JP2014096431A
Application number: JP2012246181A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Mao; 祥幸真尾
Original assignee: Sanken Electric Co Ltd
Current assignee: Sanken Electric Co Ltd
Priority date: 2012-11-08
Filing date: 2012-11-08
Publication date: 2014-05-22

Abstract

【課題】基板強度を確保しつつ、十分な通風を行うことができる配線基板を提供する。
【解決手段】プラス電圧ライン及びマイナス電圧ラインが並列に接続されている複数個のコネクタ１１が実装され、コネクタ１１によって接続されモジュールに、メイン電源回路３からの基準直流電圧を供給する配線基板１０であって、隣り合うコネクタ１１間には、通風口１２が形成され、通風口１２を跨いでプラス電圧ライン及びマイナス電圧ラインとして機能するジャンパー線１５がそれぞれ実装されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、複数個のコネクタが実装された配線基板に関する。

ベースとなるメイン電源回路と、メイン電源回路の後段に接続された複数のＤＣ／ＤＣコンバータモジュール（以下、単にモジュールと称す）とを備えたマルチ出力電源装置が知られている。このようなマルチ出力電源装置では、必要とする出力電圧に応じてモジュールを組み換え可能に構成されている。従って、メイン電源回路とモジュールとの接続には、コネクタが用いられる。メイン電源回路に接続された複数個のコネクタは、配線基板に並列して実装され、それぞれのコネクタにモジュールが挿抜可能に構成されている。そして、メイン電源回路と複数のモジュールとはコネクタで嵌合され、モジュールがマルチ出力電源装置のシャーシにねじ止め固定される。

モジュールの挿抜方向は、複数個のコネクタが実装された配線基板（以下、接続基板と称す）に対して垂直な方向になり、複数のモジュールは、互いに平行に、且つ接続基板に対して垂直に配設される。モジュールには、パワー素子等の発熱体が実装されていると共に、接続基板には、全てのモジュールの電流が流れるため、大電流により銅箔パターンの発熱が生じる。従って、冷却ファンを用いて、モジュールと接続基板とを同時に冷却する必要が生じるが、冷却ファンの配置によっては十分な冷却効果を得られない場合がある。すなわち、設計上の制約から冷却ファンを接続基板に対して垂直な方向に配置することになった場合には、接続基板によってモジュールへの通風が阻害されてしまう。

なお、接続基板の面積を小さくすることで、ある程度の通風を確保することが可能であるが、大電流が流れる配線パターンの面積を確保する必要があるため、小面積化には限界がある。そこで、接続基板の基板端に切り欠きを設け、ジャンパー線で切り欠き部分の配線を行うことにより、配線部の機能を損なうことなく通風路を確保することが考えられる（例えば、特許文献１参照）。

特開平１１−３０７８８７号公報

しかしながら、通風路となる切り欠きは、接続基板の基板端に設けられるため、互いに平行に配設されたモジュール間に十分な通風を行うことができない。また、モジュール間に十分な通風を行うために、深い切り欠きを設けた場合には、基板強度不足のため、実装されたコネクタへの挿抜等により外力が加わると基板割れ等が発生する虞があるという問題点があった。

本発明の目的は、上記問題点に鑑みて従来技術の上記問題を解決し、基板強度を確保しつつ、十分な通風を行うことができる配線基板を提供することにある。

本発明の配線基板は、電圧ラインが並列に接続されている複数個のコネクタが実装され、前記コネクタによって接続されたＤＣ／ＤＣコンバータモジュールに前記電圧ラインを介して基準直流電圧を供給する配線基板であって、隣り合う前記コネクタ間には、通風口が形成され、前記電圧ラインとして機能するジャンパー線が前記通風口を跨いで実装されていることを特徴とする。
さらに、本発明の配線基板において、前記ジャンパー線は、裸線で構成しても良い。
さらに、本発明の配線基板において、前記ジャンパー線は、隣り合う前記コネクタが接続されたそれぞれの配線パターン間を接続するようにしても良い。
また、本発明のマルチ出力電源装置は、メイン電源回路と、前記メイン電源回路の後段に接続された複数のＤＣ／ＤＣコンバータモジュールと、前記メイン電源回路側からの送風によって前記メイン電源回路及び前記ＤＣ／ＤＣコンバータモジュールを冷却する冷却ファンとを備えたマルチ出力電源装置であって、前記メイン電源回路から出力される基準直流電圧の電圧ラインが並列に接続されている複数個のコネクタが実装され、前記コネクタによって接続された前記ＤＣ／ＤＣコンバータモジュールに前記電圧ラインを介して前記基準直流電圧を供給する、前記冷却ファンからの送風を遮る向きに配置された配線基板を具備し、前記配線基板の隣り合う前記コネクタ間には、前記冷却ファンからの送風を前記コネクタによって接続された前記ＤＣ／ＤＣコンバータモジュールに向けて通風する通風口が形成され、前記配線基板には、前記電圧ラインとして機能するジャンパー線が前記通風口を跨いで実装されていることを特徴とするマルチ出力電源装置。
さらに、本発明のマルチ出力電源装置において、前記ジャンパー線は、裸線で構成しても良い。
さらに、本発明のマルチ出力電源装置において、前記ジャンパー線は、隣り合う前記コネクタが接続されたそれぞれの配線パターン間を接続するようにしても良い。

本発明によれば、配線基板の基板強度を確保しつつ、隣り合うコネクタ間に十分な通風を行うことができる通風口を形成することができるという効果を奏する。

本発明に係る配線基板の実施の形態が用いられるマルチ出力電源装置の回路構成を示す回路構成図である。図１に示すマルチ出力電源装置の外観斜視図である。図１に示す配線基板の構成を示す平面図である。図１に示す配線基板の構成を示す裏面図である。図３に示すＡ−Ａ断面図である。本発明に係る配線基板の実施の形態による冷却効果を説明するため説明図である。

本実施の形態の配線基板１０は、図１に示すようなマルチ出力電源装置１で用いられる。マルチ出力電源装置は、整流回路ＤＢと、力率改善回路２と、メイン電源回路３と、ＤＣ／ＤＣコンバータモジュール（以下、単にモジュールと称す）４ａ〜４ｅとを備え、メイン電源回路３と、複数のコネクタ１１が実装された配線基板１０がモジュール４ａ〜４ｅとの接続に用いられている。

ダイオードがブリッジ構成された整流回路ＤＢの交流入力端子ＡＣｉｎ１、ＡＣｉｎ２には交流電源ＡＣが接続され、交流電源ＡＣから入力された交流電圧が全波整流されて整流回路ＤＢから出力される。力率改善回路２は、整流回路ＤＢからの出力を力率改善してメイン電源回路３に出力する。メイン電源回路３は、力率改善回路２からの出力を基準直流電圧に変換して出力する。モジュール４ａ〜４ｅは、メイン電源回路３から出力された基準直流電圧をそれぞれ所望の必要とする出力直流電圧に変換して出力する。

図２は、マルチ出力電源装置１を正面側から見た外観斜視図である。マルチ出力電源装置１の正面には、モジュール４ａ〜４ｅを装着する装着口５１が形成されている。そして、装着口５１には、５枚のモジュール４ａ〜４ｅが、互いに平行に装着される。

モジュール４ａ〜４ｅは、パワー素子等の電子部品が実装されたモジュール基板４１と、コネクタ４２と、出力端子４３とを備えている。モジュール４ａ〜４ｅは、図２に示すように、コネクタ４２側から装着口５１に挿入される。そして、コネクタ４２がシャーシ５に配設された配線基板１０のコネクタ１１に嵌合されるまで、モジュール４ａ〜４ｅをシャーシ５に形成されたガイドに沿って配線基板１０に対して垂直な方向（図２に矢印で示す挿抜方向）にスライドさせる。これにより、モジュール４ａ〜４ｅと、力率改善回路２及びメイン電源回路３となるメイン基板６とが、配線基板１０を介して接続される。なお、モジュール４ａ〜４ｅのコネクタ４２と配線基板１０のコネクタ１１とは、雌雄一対のコネクタであ、どちらに雌雄いずれかのコネクタを配置しても良い。

シャーシ５の背面には、冷却ファン７と、図示しない交流入力端子ＡＣｉｎ１、ＡＣｉｎ２とが設けられている。冷却ファン７によってシャーシ５内に取り入れられた空気は、メイン基板６側から送風され、装着口５１からシャーシ５外に放出される。従って、冷却ファン７の送風によって、シャーシ５の背面側から手前側に向かう空気の流れが形成され、メイン基板６及びモジュール４ａ〜４ｅが冷却される。

配線基板１０は、図３乃至図５を参照すると、メイン基板６とモジュール４ａ〜４ｅとの間に、冷却ファン７からの送風を遮る向きに配置されている。すなわち、メイン基板６及びモジュール４ａ〜４ｅは、冷却ファン７からの送風方向に対して略平行に配置されているのに対し、配線基板１０は、冷却ファン７からの送風方向に対して略垂直に配置され、メイン基板６側からモジュール４ａ〜４ｅへの送風を遮る向きに配置されている。配線基板１０には、５個のコネクタ１１が並列に実装され、隣り合うコネクタ１１間には、通風口１２がそれぞれ形成されている。通風口１２は、冷却ファン７からの送風をコネクタ１１によって接続されたモジュール４ａ〜４ｅに向けて通風する開口である。これにより、図６を参照すると、冷却ファン７からの送風は、点線矢印Ａで示すように、配線基板１０に形成された通風口１２を通り、通風口１２を通った送風は、５個のコネクタ１１にそれぞれ接続されて装着されたモジュール４ａ〜４ｅの間を通って、装着口５１からシャーシ５外に排出される。コネクタ１１は、複数のピンが直線上に配列されてなる角形コネクタであり、５個のコネクタ１１は、ピンの配列方向が平行になるように実装されている。

図３及び図４に示すＶｉｎ＋と、Ｖｉｎ−とは、メイン電源回路３からの基準直流電圧が入力されるプラス電圧入力端子と、マイナス電圧入力端子である。プラス電圧入力端子Ｖｉｎ＋には、配線パターン１３が接続されている。配線パターン１３は、５個のコネクタ１１にそれぞれ対応し、通風口１２によって分断されるようにそれぞれ形成されている。そして通風口１２を挟んで隣り合う配線パターン１３は、通風口１２を跨ぐ方向に実装されたジャンパー線１５によって接続されている。これにより、ジャンパー線１５によって並列に接続された配線パターン１３が、プラス電圧入力端子Ｖｉｎ＋に接続され、大電流が流れるプラス電圧ラインとして機能する。また、マイナス電圧入力端子Ｖｉｎ−には、配線パターン１４が接続されている。配線パターン１４は、５個のコネクタ１１にそれぞれ対応し、通風口１２によって分断されるようにそれぞれ形成されている。そして通風口１２を挟んで隣り合う配線パターン１４は、通風口１２を跨ぐ方向に実装されたジャンパー線１５によって接続されている。これにより、ジャンパー線１５によって並列に接続された配線パターン１４が、マイナス電圧入力端子Ｖｉｎ−に接続され、大電流が流れるマイナス電圧ラインとして機能する。なお、配線パターン１３及び配線パターン１４には、コネクタ１１の複数本（４本）のピンが接続されている。これは、1ピン当たりは定格電流に制限があるためである。

ジャンパー線１５は、コネクタ１１におけるピンの配列方向に対して垂直方向に、通風口１２を跨ぐように実装されている。また、ジャンパー線１５には、被覆が施されてない導体がむき出しになっている裸線が用いられる。従って、裸線であるジャンパー線１５が通風口１２を通る風に晒されることになり、ジャンパー線１５が冷却され、放熱される。これにより、大電流が流れるプラス電圧ライン及びマイナス電圧ラインとなるジャンパー線１５の発熱を抑制することができ、プラス電圧ライン（配線パターン１３＋ジャンパー線１５）及びマイナス電圧ライン（配線パターン１４＋ジャンパー線１５）の許容電流値の向上をさせることができる。また、ジャンパー線１５は、コネクタ１１のピンと配線パターン１３、１４との接続位置の直近に接続され、隣り合う配線パターン１３，１４間を接続している。これにより、コネクタ１１の接触抵抗による発熱も配線パターン１３、１４及びジャンパー線１５を介して放熱でき、熱ストレスを軽減することができる。

また、ジャンパー線１５は、強度補強部材として機能する。ジャンパー線１５としては、所定の強度を有し、例えば、線径φ１．２以上のものを用いると好適である。これにより、通風口１２の形成によって低下した配線基板１０の強度を補うことができ、モジュール４ａ〜４ｅの挿抜時に生じる配線基板１０のたわみを軽減させることができる。なお、ジャンパー線１５の線径の設定や、ジャンパー線１５の線径に合わせて本数を増減させることで、放熱能力及び基板強度を調整することができ、許容電流容量の最適化、コネクタ挿抜による応力をより軽減させることが可能になる。また、ジャンパー線１５は、円径状でも角径状でも良く、好ましくは風切り音に影響のない円径状が良い。
また、ジャンパー線１５の表面を梨地状に荒らしたり、又は複数の溝を設けたりすることで、空気との接触面積を増加させ、放熱効果を増やしても良い。

以上説明したように、本実施の形態は、プラス電圧ライン及びマイナス電圧ラインが並列に接続されている複数個のコネクタ１１が実装され、コネクタ１１によって接続されモジュール４ａ〜４ｅに、メイン電源回路３からの基準直流電圧を供給する配線基板１０であって、隣り合うコネクタ１１間には、通風口１２が形成され、通風口１２を跨いでプラス電圧ライン及びマイナス電圧ラインとして機能するジャンパー線１５がそれぞれ実装されている。この構成より、通風口１２の形成によって低下した配線基板１０の強度をジャンパー線１５によって補うことができ、モジュール４ａ〜４ｅの挿抜時に生じる配線基板１０のたわみを軽減させることができる。従って、配線基板１０の基板強度を確保しつつ、隣り合うコネクタ１１間に十分な通風を行うことができる通風口１２を形成することができる。

さらに、本実施の形態によれば、ジャンパー線１５は、裸線で構成されている。この構成より、通風口１２を通る風によってジャンパー線１５が冷却され、放熱される。従って、大電流が流れるプラス電圧ライン及びマイナス電圧ラインとなるジャンパー線１５の発熱を抑制することができ、許容電流値の向上をさせることができる。

さらに、本実施の形態によれば、ジャンパー線１５は、隣り合うコネクタ１１が接続されたそれぞれの配線パターン１３，１４間を接続している。この構成より、コネクタ１１の接触抵抗による発熱も配線パターン１３、１４及びジャンパー線１５を介して放熱でき、熱ストレスを軽減し、コネクタの信頼性向上を図ることができる。

以上、本発明を具体的な実施形態で説明したが、上記実施形態は一例であって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更して実施できることは言うまでも無い。

１マルチ出力電源装置
２力率改善回路
３メイン電源回路
４ａ〜４ｅＤＣ／ＤＣコンバータモジュール（モジュール）
５シャーシ
６メイン基板
７冷却ファン
１０配線基板
１１コネクタ
１２通風口
１３配線パターン
１４配線パターン
１５ジャンパー線
４１モジュール基板
４２コネクタ
４３出力端子
５１装着口
ＤＢ整流回路

Claims

電圧ラインが並列に接続されている複数個のコネクタが実装され、前記コネクタによって接続されたＤＣ／ＤＣコンバータモジュールに前記電圧ラインを介して基準直流電圧を供給する配線基板であって、
隣り合う前記コネクタ間には、通風口が形成され、
前記電圧ラインとして機能するジャンパー線が前記通風口を跨いで実装されていることを特徴とする配線基板。
前記ジャンパー線は、裸線であることを特徴とする請求項１記載の配線基板。
前記ジャンパー線は、隣り合う前記コネクタが接続されたそれぞれの配線パターン間を接続していることを特徴とする請求項１又は２記載の配線基板。
メイン電源回路と、前記メイン電源回路の後段に接続された複数のＤＣ／ＤＣコンバータモジュールと、前記メイン電源回路側からの送風によって前記メイン電源回路及び前記ＤＣ／ＤＣコンバータモジュールを冷却する冷却ファンとを備えたマルチ出力電源装置であって、
前記メイン電源回路から出力される基準直流電圧の電圧ラインが並列に接続されている複数個のコネクタが実装され、前記コネクタによって接続された前記ＤＣ／ＤＣコンバータモジュールに前記電圧ラインを介して前記基準直流電圧を供給する、前記冷却ファンからの送風を遮る向きに配置された配線基板を具備し、
前記配線基板の隣り合う前記コネクタ間には、前記冷却ファンからの送風を前記コネクタによって接続された前記ＤＣ／ＤＣコンバータモジュールに向けて通風する通風口が形成され、
前記配線基板には、前記電圧ラインとして機能するジャンパー線が前記通風口を跨いで実装されていることを特徴とするマルチ出力電源装置。
前記ジャンパー線は、裸線であることを特徴とする請求項４記載のマルチ出力電源装置。
前記ジャンパー線は、隣り合う前記コネクタが接続されたそれぞれの配線パターン間を接続していることを特徴とする請求項４又は５記載のマルチ出力電源装置。