JP2019050319A - 回路基板、モータユニット、およびファン - Google Patents
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Abstract
Description
例えば、モータを搭載した回路基板ユニットのEMC性能を改善するための技術が特許文献1に開示されている。具体的に、特許文献1には、モータを制御する回路が実装された回路基板を金属から構成されたケースで覆うことにより、回路基板から発せられる電磁波を遮蔽するとともに、外部から基板に入射される電磁波を遮蔽する回路基板ユニットが開示されている。
先ず、本願において開示される発明の代表的な実施の形態について概要を説明する。なお、以下の説明では、一例として、発明の構成要素に対応する図面上の参照符号を、括弧を付して記載している。
以下、本発明の実施の形態の具体例について図を参照して説明する。なお、以下の説明において、各実施の形態において共通する構成要素には同一の参照符号を付し、繰り返しの説明を省略する。また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合があることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。
図2は、モータ駆動制御回路120の回路構成を示す図である。
同図に示すように、モータ駆動制御回路120は、モータ駆動制御用IC(Integrated Circuit)121、磁気検出素子122、信号出力回路123、抵抗R4,R5、容量C1〜C3、および複数の外部電極P1〜P5を含む。
モータ駆動制御用IC121は、例えば、公知のCMOS(Complementary Metal−Oxide−Semiconductor field effect transistor)LSIの製造技術等を用いて、シリコン等の単一半導体基板上に形成されたチップが一つのパッケージに収容されることにより実現されている。
図3Aには、回路基板12(基板130)の主面131側の平面図が示され、図3Bには、回路基板12(基板130)の裏面132側の平面図が示されている。
回路基板12は、モータ駆動制御用IC、磁気検出素子122、トランジスタQ1、抵抗R1〜R5、および容量C1〜C3等の電子部品が基板130に実装され、各電子部品が基板130に形成された配線パターンによって互いに接続されることにより、モータ駆動制御回路120が実現された実装基板(Printed Circuit Board)である。
なお、図3A,3Bにおいて、ファン1を組み立てた場合の出力軸18の軸線を参照符号「S」で示している。
なお、図3Aでは、説明の便宜上、モータ駆動制御用IC121、磁気検出素子122、およびトランジスタQ1を、その下に存在する主面131の配線パターンが透視可能なようにモデル化して表している。また、図3Aでは、抵抗R1〜R5および容量C1〜C3等の他の電子部品の図示を省略している。
図3Aに示すように、回路基板12において、配線パターンのうち、グランド電極P2に接続される配線パターンを「配線パターン138_1〜138_4」と表記する。
基板130の主面131において、ランドP4とモータ11の出力軸18の軸線の位置Sとを結ぶ仮想的な第1直線Aと、ランドP5とモータ11の出力軸18の軸線の位置Sとを結ぶ仮想的な第2直線Bとをそれぞれ引いた場合を考える。例えば、ランドP4の貫通孔134の中心と位置Sとを通るように第1直線Aを引き、ランドP5の貫通孔134の中心と位置Sとを通るように第2直線Bを引く。この場合において、磁気検出素子122およびモータ駆動制御用IC121は、基板130を主面131側から見て第1直線Aと第2直線Bとによって画成される主面131上の領域のうち、第1直線Aと第2直線Bとによって形成される劣角θ側の領域AR1に配置されている。
すなわち、回路基板12において、磁気検出素子122およびモータ駆動制御用IC121は、第1直線Aと第2直線Bとによって画成される主面131上の領域のうち、第1直線Aと第2直線Bとによって形成される劣角θ側の領域AR1に配置されている。
これによれば、外部からの電磁ノイズが印加された場合であっても、モータ駆動制御回路120の誤動作を防ぐことが可能となる。以下、詳細に説明する。
図4Bは、本実施の形態に係る回路基板12の比較例としての回路基板における、グランド電極P2とトランジスタQ1のエミッタ電極Eおよびモータ駆動制御用IC121のグランド端子GND1との接続関係を模式的に示す図である。
例えば、通常、モータ駆動制御用IC121がローレベルの周期信号Vfgを出力している期間には、トランジスタQ1はオフしている。この期間において、配線パターンL1Xへ電磁ノイズが印加され、モータ駆動制御用IC121のグランド端子GND1の電圧がトランジスタQ1のエミッタ電極Eの電圧(グランド電圧VGND)よりも大きくなった場合、グランド端子GND1の電圧を基準として生成されているトランジスタQ1のベース電極Bの電圧も同様に、エミッタ電極Eの電圧よりも大きくなる。このとき、トランジスタQ1のベース・エミッタ間電圧VBEの閾値よりもベース電極Bの電圧(すなわち、周期信号Vfgのローレベル)が大きくなった場合、トランジスタQ1がオフすべき期間であるにもかかわらずオンしてしまい、誤った信号FGが出力されるおそれがある。
これによれば、電源電極P1とモータ駆動制御用IC121等を接続する配線やモータ駆動制御用IC121と外部電極P3,P4とを接続する配線等は、貫通配線(ビア)が不要となるので、貫通配線を用いる場合に比べて配線のインピーダンスを小さくすることができる。これにより、グランド電圧が供給される配線以外の配線から放射される電磁ノイズを抑えることが可能になるとともに、当該配線に外部から電磁ノイズが入射された場合であっても、モータ駆動制御回路120の誤動作を防止することが可能となる。
以上、本発明者らによってなされた発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。
これによれば、エミッタ電極Eがグランド端子GND1のグランド接続経路を経由してグランド電極P2に接続される場合と同様に、電磁ノイズによるトランジスタQ1の誤動作を防止することが可能となる。
Claims (14)
- モータを搭載したモータユニットの回路基板であって、
互いに背向する一対の面の一方である主面と前記一対の面の他方である裏面とを有する基板と、
前記主面に形成され、前記モータのコイルを接続するための第1ランドおよび第2ランドと、
前記モータのロータの位置に応じた検出信号を出力する磁気検出素子と、
前記検出信号に基づいて、前記モータを駆動するための駆動信号を生成するモータ駆動制御用ICと、を備え、
前記磁気検出素子および前記モータ駆動制御用ICは、前記基板を前記主面側から見て、前記第1ランドと前記モータの出力軸の軸線とを結ぶ第1直線と、前記第2ランドと前記モータの前記軸線とを結ぶ第2直線とによって画成される前記主面上の領域のうち、前記第1直線と前記第2直線とによって形成される劣角側の領域に配置されている
回路基板。 - 請求項1に記載の回路基板において、
前記第1直線と前記第2直線とによって形成される劣角は90度以下である
ことを特徴とする回路基板。 - 請求項1または2に記載の回路基板において、
前記主面および前記裏面の何れか一方に形成され、外部からグランド電圧が供給されるグランド電極と、
制御電極と、前記グランド電極に接続される第1主電極と、第2主電極とを有し、前記主面に配置されたトランジスタと、を更に備え、
前記モータ駆動制御用ICは、前記グランド電圧を入力するためのグランド端子と、前記検出信号を入力するための第1入力端子および第2入力端子と、前記第1入力端子および前記第2入力端子から入力された前記検出信号に基づいて生成した前記駆動信号を出力する第1出力端子および第2出力端子と、前記グランド端子の電圧を基準として生成した前記モータの回転数に応じた周期信号を出力する第3出力端子と、を有し、
前記トランジスタの前記制御電極は、前記モータ駆動制御用ICの前記第3出力端子に接続され、
前記基板において、前記グランド端子と前記第1主電極とは、互いに共通の配線を経由して前記グランド電極に接続されている
ことを特徴とする回路基板。 - 請求項3に記載の回路基板において、
前記基板において、前記第1主電極および前記グランド端子の一方は、前記第1主電極および前記グランド端子の他方と前記グランド電極とを接続するグランド接続経路を経由して前記グランド電極に接続されている
ことを特徴とする回路基板。 - 請求項4に記載の回路基板において、
前記基板の前記裏面に形成された金属薄膜から成る不連続な環状のベタパターンを更に備え、
前記ベタパターンは、前記グランド電極、前記グランド端子、および前記第1主電極に接続されている
ことを特徴とする回路基板。 - 請求項5に記載の回路基板において、
前記ベタパターンは、前記基板を前記裏面側から見て、前記グランド電極と重なる領域から前記グランド端子と重なる領域を経由して前記第1主電極と重なる領域まで延在している
ことを特徴とする回路基板。 - 請求項3乃至6の何れか一項に記載の回路基板において、
前記基板は、複数の配線パターンを有し、
前記複数の配線パターンのうち、前記グランド電圧が供給される配線パターン以外の配線パターンは、前記主面にのみ形成されている
ことを特徴とする回路基板。 - モータを搭載したモータユニットの回路基板であって、
互いに背向する一対の面の一方である主面と前記一対の面の他方である裏面とを有する基板と、
前記主面および前記裏面の何れか一方に形成され、外部からグランド電圧を供給するためのグランド電極と、
前記基板の前記主面に配置され、前記モータを駆動するための駆動信号を生成するとともに、前記モータの回転数に応じた周波数の周期信号を生成するモータ駆動制御用ICと、
制御電極と、前記グランド電極に接続される第1主電極と、第2主電極とを有し、前記主面に配置されたトランジスタと、を備え、
前記モータ駆動制御用ICは、前記グランド電圧を入力するためのグランド端子と、前記駆動信号を出力する第1出力端子および第2出力端子と、前記グランド端子の電圧を基準として生成した前記周期信号を出力する第3出力端子と、を有し、
前記トランジスタの前記制御電極は、前記モータ駆動制御用ICの前記第3出力端子に接続され、
前記基板において、前記グランド端子と前記第1主電極とは、互いに共通の配線を経由して前記グランド電極に接続されている
回路基板。 - 請求項8に記載の回路基板において、
前記基板において、前記第1主電極および前記グランド端子の一方は、前記第1主電極および前記グランド端子の他方と前記グランド電極とを接続するグランド接続経路を経由して前記グランド電極に接続されている
ことを特徴とする回路基板。 - 請求項9に記載の回路基板において、
前記基板の前記裏面に形成された金属薄膜から成る不連続な環状のベタパターンを更に備え、
前記ベタパターンは、前記グランド電極、前記グランド端子、および前記第1主電極に接続されている
ことを特徴とする回路基板。 - 請求項10に記載の回路基板において、
前記ベタパターンは、前記基板を前記裏面側から見て、前記グランド電極と重なる領域から前記グランド端子と重なる領域を経由して前記第1主電極と重なる領域まで延在している
ことを特徴とする回路基板。 - 請求項8乃至11の何れか一項に記載の回路基板において、
前記基板は、複数の配線パターンを有し、
前記複数の配線パターンのうち、前記グランド電圧が供給される配線パターン以外の配線パターンは、前記主面にのみ形成されている
ことを特徴とする回路基板。 - 請求項1乃至12の何れか一項に記載の回路基板と、
前記モータと、を備える
ことを特徴とするモータユニット。 - 請求項13に記載のモータユニットと、
前記モータの回転力によって回転可能に構成されたインペラと、を備える
ことを特徴とするファン。
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