JP2015126015A

JP2015126015A - 回路基板

Info

Publication number: JP2015126015A
Application number: JP2013267509A
Authority: JP
Inventors: 憲幸平井; Noriyuki Hirai
Original assignee: Asmo Co Ltd
Current assignee: Asmo Co Ltd
Priority date: 2013-12-25
Filing date: 2013-12-25
Publication date: 2015-07-06

Abstract

【課題】実装される素子の点数を抑制しつつ、電源端子経由のノイズから実装された素子を護る回路基板を提供すること。【解決手段】電源端子２２に接続された第１層第１電源パターン８２Ａ１と接地端子２４に接続された第１層第１ＧＮＤパターン８２Ｂ１とをノイズ防止コンデンサ４８で接続することにより、電源端子２２から入力されたノイズ５６を接地端子２４に逃がす。そして、第１層第１電源パターン８２Ａ１の電源端子２２と反対側の部分に設けられたスルーホール６４を介して第２層８４等の他の層の電源領域を第１層第１電源パターン８２Ａ１に電気的に接続する。【選択図】図２

Description

本発明は、モータ制御装置等に用いられる回路基板に関する。

モータの駆動制御を行うモータ制御装置には、スイッチング素子としてＦＥＴ（電界効果トランジスタ）等の半導体が実装されたインバータ回路を制御するマイコン等の制御回路が設けられている。しかしながら、マイコン等の制御回路は、電源を共有している他の機器からのノイズに弱く、当該ノイズによって誤作動を生じやすいので、これらのノイズを除去する回路が設けられる場合がある。

特許文献１には、制御回路の電源端子に一端を接続すると共に他端を接地させたコンデンサを設けることにより、電源を共有する他の機器から電源端子を経由して伝わるノイズを除去する電動装置の発明が提案されている。

特開２０１２−１０５７６号公報

しかしながら、モータ制御装置等では、回路基板上に前述のインバータ回路及び制御回路に係る多数の素子を実装する必要がある。したがって、当該回路基板の第１層（表面）のみならず第２層（裏面）にも素子を実装することにより、限られた大きさの回路基板上に多数の素子を実装している。

図４は、第１層８６及び第２層８８に素子を実装する回路基板の一例を示す概略図である。図４に示した回路基板の第１層８６には、第１層電源パターン８６Ａと第１層ＧＮＤパターン８６Ｂとを接続するノイズ防止コンデンサ４８が実装されている。かかるノイズ防止コンデンサ４８により、第１層８６では電源端子７４から侵入したノイズ５６がノイズ防止コンデンサ４８を介して接地端子７６に流れ、第１層８６にマイコン等の素子を実装した場合に、当該素子の誤作動を防止できる。

しかしながら、スルーホール９０によって電源が接続されると共にスルーホール９２で接地されている第２層８８はその限りではない。第２層８８の電源パターン８８Ａ及びＧＮＤパターン８８Ｂにはスルーホール９０，９２を介してノイズ５６が第２層８８に実装されたマイコン等の素子９４に流れてしまい、素子９４がノイズ５６によって誤作動するおそれがあった。

第１層８６と同様に、ノイズ防止コンデンサを第２層８８に追加することで、素子９４をノイズ５６から護ることができる。しかしながら、ノイズ防止コンデンサの第２層８８への追加は、回路基板の製造に係るコストを引き上げると共に回路基板の製造工程を煩雑化させるという問題があった。

本発明は上記に鑑みてなされたもので、実装される素子の点数を抑制しつつ、電源端子経由のノイズから実装された素子を護る回路基板を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、請求項１に記載の回路基板は、電源に接続される電源領域と接地される接地領域とを接続するコンデンサを備えると共に、前記コンデンサによって前記電源から入力されたノイズを除去するノイズ除去層と、前記電源領域の前記電源と接続される部分と反対側の部分に接続された他の電源領域、及び前記接地領域に接続された他の接地領域を有する他の層と、を含んでいる。

この回路基板は、電源に接続された電源領域と接地された接地領域とをコンデンサで接続することにより、電源から入力されたノイズを除去するノイズ除去層を有する。そして、ノイズ除去層の電源領域の電源と接続される部分と反対側の部分に他の層の電源領域を接続している。

ノイズ除去層の電源領域の電源と接続される部分と反対側の部分で接続された他の層の電源領域にノイズは流れないので、ノイズ除去層以外の他の層に、ノイズを防止するためのコンデンサ等の素子を別途実装することを要しない。その結果、回路基板に実装される素子の点数を抑制しつつ、電源端子経由のノイズから当該回路基板に実装された素子を護ることができる。

請求項２に記載の回路基板は、請求項１に記載の回路基板において、前記電源から入力されたノイズで誤作動するおそれのある素子を、前記他の層に実装している。

この回路基板によれば、ノイズ除去層の電源領域の電源と接続される部分と反対側の部分で接続された他の層の電源領域にノイズは流れない。したがって、当該他の層にノイズで誤作動するおそれのある素子を実装する場合でも、当該他の層に、ノイズを防止するためのコンデンサ等の素子を別途実装することを要しない。その結果、回路基板に実装される素子の点数を抑制しつつ、電源端子経由のノイズから当該回路基板に実装された素子を護ることができる。

請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の回路基板において、前記電源から入力されたノイズで誤作動するおそれのある素子の電源端子を前記ノイズ除去層の電源領域の前記電源と接続される部分と反対側の部分に接続して、前記素子を前記ノイズ除去層に実装している。

この回路基板置によれば、ノイズ除去層の電源領域の電源と接続される部分と反対側の部分にノイズは流れないので、ノイズ除去層の電源領域にノイズで誤作動するおそれのある素子を実装することができる。

請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の回路基板において、前記ノイズ除去層の電源領域及び前記他の層の電源領域は、前記ノイズ除去層と前記他の層とを貫くスルーホールで電気的に接続されている。

この回路基板によれば、加工が容易なスルーホールを異なる層同士を電気的に接続する端子として用いることができる。

本発明の実施の形態に係る回路基板を用いたモータ制御装置の概略を示す図である。本発明の実施の形態に係るモータ制御装置の回路基板の立体的な構成の概略図である。本発明の実施の形態に係るモータ制御装置の回路基板の立体的な構成の変形例の概略図である。第１層及び第２層に素子を実装する回路基板の一例を示す概略図である。

図１は、本実施の形態に係る回路基板１００を用いたモータ制御装置１０の概略を示す図である。図１に示したモータ制御装置１０は、モータ３４が例えばＤＣブラシレスモータの場合を示している。図１のモータ制御装置１０は、電源であるバッテリ２０から電源端子２２を介して供給された電力からモータ３４に印加する電圧を生成する駆動回路３２と、駆動回路３２を制御する制御回路３０とを含む。

制御回路３０は、マイコン等の集積回路であり、駆動回路３２が、バッテリ２０から供給された直流電流から所定のデューティ比の電圧を生成するように駆動回路３２を制御する。駆動回路３２は、例えばＦＥＴをスイッチング素子とするインバータ回路を有し、当該インバータ回路のＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御によって、モータ３４に印加する電圧を生成する。

また、モータ制御装置１０には、バッテリ２０と駆動回路３２との間に設けられたチョークコイル４２を有するフィルタ回路４０が設けられている。フィルタ回路４０は、モータ３４及び駆動回路３２で生じたノイズから制御回路３０を護るための回路である。フィルタ回路４０は、前述のチョークコイル４２に加えて、一端がバッテリ２０とチョークコイル４２との間に接続され、他端が接地されたコンデンサ４４、及び一端がチョークコイル４２と駆動回路３２との間に接続され、他端が接地されたコンデンサ４６とを含む。

図１に示したフィルタ回路４０は、チョークコイル４２により、バッテリ２０から供給される直流以外のノイズ成分を除去すると共に、コンデンサ４４，４６を介してノイズ成分を接地端子２４側に逃がしている。

バッテリ２０の電源端子２２には、車載のエアコン等の他の機器５０が接続されており、かかる他の機器５０からのノイズ５６が、モータ制御装置１０の回路に侵入する。また、車両の点火系統での火花放電等で生じた電磁波５８も、電源端子２２からノイズとしてモータ制御装置１０の回路に侵入する場合がある。

これらノイズ５６及び電磁波５８による影響から制御回路３０を護るために、本実施の形態に係るモータ制御装置１０は、一端がバッテリ２０の電源端子２２と制御回路３０の電源端子２６との間に接続され、他端が接地されたノイズ防止コンデンサ４８を備える。他の機器５０から入力されたノイズ５６及び電磁波５８に起因するノイズは、基板の第１層における電源パターンとＧＮＤパターンとを接続したノイズ防止コンデンサ４８を介して、接地端子２４側に逃がされる。

また、図１に示したモータ制御装置１０の回路は、ノイズ防止コンデンサ４８の一端からみて下流側、すなわち基板の第１層における電源パターンに電源が接続される部分であるスルーホール６０の反対側にスルーホール６４が設けられている。バッテリの電力は、スルーホール６０，６４，６８を介して電力が回路基板の複数の他の層の電源パターンに供給される。また、図１に示したモータ制御装置１０の回路は、スルーホール６２，６６，７０を介して回路基板の複数の他の層のＧＮＤパターンが接地されている。

本実施の形態に係るモータ制御装置１０の回路基板の各層の概略は、図２を用いて後述するが、一例として、ノイズ防止コンデンサ４８は、一端が回路基板の第１層第１電源パターン８２Ａ１に接続され、他端が回路基板の第１層第１ＧＮＤパターン８２Ｂ１に接続されている。また、制御回路３０の電源端子２６、コンデンサ４４，４６の各々の一端は第２層電源パターン８４Ａに各々接続され、チョークコイル４２は第２層電源パターン８４Ａ上に実装されている。そして、制御回路３０の接地端子２８及びコンデンサ４４，４６の各々の他端は、第２層ＧＮＤパターン８４Ｂに各々接続されている。また、駆動回路３２の電源端子３６は、第１層第２電源パターン８２Ａ２に接続され、駆動回路３２の接地端子３８は、第１層第２ＧＮＤパターン８２Ｂ２に接続されている。

図２は、本実施の形態に係るモータ制御装置１０の回路基板１００の立体的な構成の概略図である。図２に示した回路基板１００は、第１層８２と、第１層以外の他の層である第２層８４とを有している。第１層８２は、バッテリ２０から電力が供給される電源領域である、第１層第１電源パターン８２Ａ１及び第１層第２電源パターン８２Ａ２を含む。第１層第１電源パターン８２Ａ１及び第１層第２電源パターン８２Ａ２は、スルーホール６４、第２層８４の第２層電源パターン８４Ａ及びスルーホール６８を介して電気的に接続されている。

また、回路基板１００の第１層８２は、接地領域である、第１層第１ＧＮＤパターン８２Ｂ１及び第１層第２ＧＮＤパターン８２Ｂ２を含む。第１層第１ＧＮＤパターン８２Ｂ１及び第１層第２ＧＮＤパターン８２Ｂ２は、スルーホール６６、第２層８４の第２層ＧＮＤパターン８４Ｂ及びスルーホール７０を介して電気的に接続されている。

また、第１層８２と第２層８４との間には樹脂等の絶縁材が介在するが、図２では各電源パターン、各ＧＮＤパターン及び各スルーホールの接続の状態を図示することを優先したので、第１層８２と第２層８４との間に介在する絶縁体の記載は省略している。

図２に示した回路基板１００には、電源端子２２でもあるスルーホール６０を介して、ノイズ５６が入力される場合がある。しかしながら、ノイズ５６は、第１層第１電源パターン８２Ａ１と第１層第１ＧＮＤパターン８２Ｂ１とを接続するノイズ防止コンデンサ４８を介して接地端子２４でもあるスルーホール６２に逃がされる。したがって、第１層８２の第１層第１電源パターン８２Ａ１と第１層第１ＧＮＤパターン８２Ｂ１とを有する領域は、ノイズを除去する層として機能している。

また、スルーホール６４は、ノイズ防止コンデンサ４８の第１層第１電源パターン８２Ａ１の電源端子２２の反対側に設けられている。したがって、ノイズ５６は、第２層電源パターン８４Ａ及び第１層第２電源パターン８２Ａ２には流れない。

図１に示したように、ノイズの影響を受けやすい制御回路３０は、第２層８４に実装されているので、制御回路３０は、電源端子２２から入力されたノイズ５６の影響を回避できる。また、制御回路３０が、第１層の第１層第２電源パターン８２Ａ２及び第１層第２ＧＮＤパターン８２Ｂ２に実装されていても、制御回路３０は、電源端子２２から入力されたノイズ５６の影響を回避できる。

図３は、本実施の形態に係るモータ制御装置１０の回路基板１１０の立体的な構成の変形例の概略図である。図３では、電源端子２２から入力されたノイズで誤作動するおそれのあるマイコン等の素子９４を、第１層８２に実装した場合を示している。素子９４の電源端子は第１層電源パターン８２Ａにおける電源端子２２の反対側に接続されているので、素子９４にノイズ５６は入力されない。また、図３において、素子９４の接地端子は第１層ＧＮＤパターン８２Ｂに接続されている。

また、図３に示した変形例では、素子９４を第２層８４に実装してもよい。第２層電源パターン８４Ａは、第１層電源パターン８２Ａの電源端子２２の反対側に接続されているので、第２層８４に素子９４を実装しても、素子９４にノイズ５６は入力されない。

なお、図２及び図３に示したように、スルーホール６６は、第１層のＧＮＤパターンに接続されたノイズ防止コンデンサ４８の他端よりも接地端子から遠い部分に設けられることが好ましい。しかしながら、回路設計の都合上、やむを得ない場合は、ノイズ防止コンデンサ４８の他端よりも接地端子２４に近い部分に設けてもよい。かかる場合であっても、ノイズ５６は接地端子２４から逃げていくので、ノイズ５６がスルーホール６６を通じて他の層に実装された素子に逆流することはないからである。

以上、本実施の形態に係る回路基板は、電源端子２２に接続された電源領域と接地端子２４に接続された接地領域とをノイズ防止コンデンサ４８で接続することにより、電源端子２２から入力されたノイズ５６を接地端子２４に逃がす第１層８２を有する。そして、第１層８２の電源領域の電源と接続される部分と反対側の部分に第２層８４等の他の層の電源領域を第１層８２の電源領域に接続している。

第１層８２の電源領域の電源と接続される部分と反対側の部分で接続された他の層の電源領域にノイズ５６は流れないので、第１層以外の他の層に、ノイズを防止するためのコンデンサ等の素子を別途実装することを要しない。その結果、本実施の形態に係る回路基板は、実装される素子の点数を抑制しつつ、電源端子経由のノイズから実装された素子を護ることができる。

１０・・・モータ制御装置、２０・・・バッテリ、２２・・・電源端子、２４・・・接地端子、２６・・・電源端子、２８・・・接地端子、３０・・・制御回路、３２・・・駆動回路、３４・・・モータ、３６・・・電源端子、３８・・・接地端子、４０・・・フィルタ回路、４２・・・チョークコイル、４４，４６・・・コンデンサ、４８・・・ノイズ防止コンデンサ、５０・・・他の機器、５６・・・ノイズ、５８・・・電磁波、６０，６２，６４，６６，６８，７０・・・スルーホール、７４・・・電源端子、７６・・・接地端子、８２・・・第１層、８２Ａ・・・第１層電源パターン、８２Ｂ・・・第１層ＧＮＤパターン、８２Ａ１・・・第１層第１電源パターン、８２Ｂ１・・・第１層第１ＧＮＤパターン、８２Ａ２・・・第１層第２電源パターン、８２Ｂ２・・・第１層第２ＧＮＤパターン、８４・・・第２層、８４Ａ・・・第２層電源パターン、８４Ｂ・・・第２層ＧＮＤパターン、８６・・・第１層、８６Ａ・・・第１層電源パターン、８６Ｂ・・・第１層ＧＮＤパターン、８８・・・第２層、８８Ａ・・・第２層電源パターン、８８Ｂ・・・第２層ＧＮＤパターン、９０，９２・・・スルーホール、９４・・・素子、１００・・・回路基板、１１０・・・回路基板

Claims

電源に接続される電源領域と接地される接地領域とを接続するコンデンサを備えると共に、前記コンデンサによって前記電源から入力されたノイズを除去するノイズ除去層と、
前記電源領域の前記電源と接続される部分と反対側の部分に接続された他の電源領域、及び前記接地領域に接続された他の接地領域を有する他の層と、
を含む回路基板。
前記電源から入力されたノイズで誤作動するおそれのある素子を、前記他の層に実装した請求項１に記載の回路基板。
前記電源から入力されたノイズで誤作動するおそれのある素子の電源端子を前記ノイズ除去層の電源領域の前記電源と接続される部分と反対側の部分に接続して、前記素子を前記ノイズ除去層に実装した請求項１又は２に記載の回路基板。
前記ノイズ除去層の電源領域及び前記他の層の電源領域は、前記ノイズ除去層と前記他の層とを貫くスルーホールで電気的に接続された請求項１〜３のいずれか１項に記載の回路基板。