JP4735088B2 - Servo amplifier module - Google Patents

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Description

本発明は、サーボアンプなどプリント基板の実装構造に関する。   The present invention relates to a mounting structure of a printed board such as a servo amplifier.

従来のサーボアンプの実装構造として、中継基板上への接続は、電気的接続をスタック型コネクタで接続し、機械的接続をネジにより接続するものが提案されている（例えば、特許文献１を参照）。   As a conventional servo amplifier mounting structure, a connection on a relay board has been proposed in which an electrical connection is connected with a stack connector and a mechanical connection is connected with a screw (for example, see Patent Document 1). ).

図６は従来のサーボアンプの実装構造を示す斜視図である。
図６において、１１ａは電力用コネクタオス、１１ｂは信号用コネクタオス、１２は電子部品実装基板、１３は筐体、１４は取付け用穴であり、これらでサーボモータを１軸制御できるサーボアンプ機能を有している。
図７は従来のサーボアンプの適用例を示す斜視図である。
図７において、１３は筐体、１４は取付け用穴、１５ａは電力用コネクタメス、１５ｂは信号用コネクタメス、１６ａは取付け用ネジ、１６ｂは取付け用ナット、１７は中継基板、１８はＩ／Ｏコネクタである。図６に示すサーボアンプを複数台まとめて複数のモータを制御できるようにしている。そのサーボアンプを中継基板１７へ固定する場合、信号的には、サーボアンプ側の電力用コネクタオスと中継基板１７側の電力用コネクタメスとを勘合させ、また、サーボアンプ側の信号用コネクタオスと中継基板１７側の信号用コネクタメスを勘合させることによって接続し、機械的には、筐体１３の４隅に配置されている取付け用穴１４に取付け用ネジ１６aを通して、取付け用ナット１６ｂで締めることにより、中継基板１７上にサーボアンプを固定している。
特開２００４−１４０３０１ FIG. 6 is a perspective view showing a conventional servo amplifier mounting structure.
In FIG. 6, 11a is a power connector male, 11b is a signal connector male, 12 is an electronic component mounting board, 13 is a housing, and 14 is a mounting hole. have.
FIG. 7 is a perspective view showing an application example of a conventional servo amplifier.
In FIG. 7, 13 is a housing, 14 is a mounting hole, 15a is a power connector female, 15b is a signal female connector, 16a is a mounting screw, 16b is a mounting nut, 17 is a relay board, 18 is an I / I O connector. A plurality of servo amplifiers shown in FIG. 6 can be integrated to control a plurality of motors. When the servo amplifier is fixed to the relay board 17, in terms of signals, the power connector male on the servo amplifier side and the power connector female on the relay board 17 side are fitted together, and the signal connector male on the servo amplifier side. Are mechanically connected to each other by fitting the signal connector females on the relay board 17 side, and mechanically, the mounting screws 16a are passed through the mounting holes 14 arranged at the four corners of the housing 13 with the mounting nuts 16b. By tightening, the servo amplifier is fixed on the relay substrate 17.
JP2004-140301

しかしながら、従来のサーボアンプでは、電子部品実装基板１２上に電力用コネクタオス１１ａ、信号用コネクタオス１１ｂが搭載されているため、コネクタのピン数が多いものになると基板上にコネクタが占める割合が増えてしまいサーボアンプの小形化の弊害になっていた。
また、サーボアンプを中継基板に固定するには、取付け用穴１４などの固定用の構造部や、取付け用ネジ１６ａ、取付け用ナット１６ｂなどの固定用の部材が必要となり、
これらもサーボアンプの小型化の弊害になっていた。
さらに、電子部品からの放熱は、発熱部品表面からの熱放射と発熱部品リード端子を通じて中継基板１７へ熱伝導しそこから熱放射していたため放熱効率が悪く、熱集中を招き小型化の弊害になっていた。
そこで、本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、コネクタ実装スペースの削減、サーボアンプ本体の固定用構造部の削減、高放熱構造の実現により、電子部品の高密度実装が可能な小型のサーボアンプを提供することを目的とする。 However, in the conventional servo amplifier, since the power connector male 11a and the signal connector male 11b are mounted on the electronic component mounting board 12, when the number of pins of the connector is large, the ratio of the connector on the board is increased. The increase in the number of servo amplifiers was a negative effect.
Further, in order to fix the servo amplifier to the relay board, a fixing structure such as a mounting hole 14 and fixing members such as a mounting screw 16a and a mounting nut 16b are required.
These were also harmful to the miniaturization of servo amplifiers.
Furthermore, the heat radiation from the electronic components is conducted to the relay board 17 through the heat radiation from the surface of the heat-generating component and the heat-generating component lead terminals, and the heat is radiated from there. It was.
Therefore, the present invention has been made in view of such problems. By reducing the connector mounting space, the servo amplifier body fixing structure, and the high heat dissipation structure, high-density mounting of electronic components can be achieved. An object is to provide a small servo amplifier that can be used.

上記問題を解決するため、一の観点によれば、本発明は、パワー素子を実装した電力変換用基板と、前記パワー素子を制御する制御素子を実装した制御用基板と、を重ねて構成されたサーボアンプモジュールであって、前記電力変換用基板と前記制御用基板の対向する面の間に、放熱用部品が挟み込まれて配置されるものである。
また、前記サーボアンプモジュールは、前記電力変換用基板と前記制御用基板の前記対向する面と反対側の両面に、放熱用部品がかぶせられるように配置されてもよい。
また、前記サーボアンプモジュールは、前記電力変換用基板または前記制御用基板に配置される発熱部品と、前記放熱用部品との間に、高熱伝導性のシートまたは高熱伝導率を有する樹脂が配置されてもよい。
In order to solve the above problem , according to one aspect, the present invention is configured by stacking a power conversion board on which a power element is mounted and a control board on which a control element for controlling the power element is mounted. In the servo amplifier module, a heat dissipating component is interposed between the opposing surfaces of the power conversion board and the control board.
Further, the servo amplifier module may be arranged such that heat dissipation parts are placed on both surfaces of the power conversion substrate and the control substrate opposite to the opposing surfaces.
In the servo amplifier module, a highly heat-conductive sheet or a resin having high heat conductivity is disposed between the heat-generating component disposed on the power conversion substrate or the control substrate and the heat-dissipating component. May be.

本発明によれば、サーボアンプモジュールの高放熱構造が実現でき、小形化することができる。  According to the present invention, a high heat dissipation structure of a servo amplifier module can be realized and the size can be reduced.

以下、本発明の具体的実施例について、図に基づいて説明する。   Hereinafter, specific examples of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１は本発明の実施例１を示すサーボアンプの実装構造であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）は側面図である。これはサーボアンプの一つのモジュールを形成している。
図１において、１はフレキシブル基板、２ａはリジット基板である電力変換用基板、２ｂはリジット基板である制御用基板、３はリジット基板２ａの基板端面の電極に半田実装された電力用のリード端子で、主に主電源やサーボモータへの出力などが割り当てられる。４はリジット基板２ａ上に面実装されたパワー素子などの電子部品である。
図１（ｂ）に示すように、リジット基板２ｂの基板端面にも電極に半田実装された信号用のリード端子を有し、主に制御信号などが割り当てられる。また、リジット基板２ｂには制御用の電子部品が面実装されている。いま、リジット基板２ａとリジット基板２ｂはフレキシブル基板１を折り曲げることにより、ある一定距離を保ち平行に配置されている。例えば、基板固定用部材５はリードピン形状をしており、それぞれの基板に設けられたスルーホールに挿入固定されるので、基板間をある一定距離を保つことができる。これらの構造を詳しく説明するために展開した図を次に示す。
また、フレキシブル基板１は、フレキシブルリジット基板の一体品である必要はなく、一般に使われるＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）と呼ばれるようなものをリジット基板の端面電極に実装するも良い。さらには、リジット基板間の端面電極に、リードピンなどを直接実装し、リジット基板間の信号を接続する方法などもある。 1A and 1B show a mounting structure of a servo amplifier according to a first embodiment of the present invention, in which FIG. 1A is a perspective view and FIG. This forms one module of the servo amplifier.
In FIG. 1, 1 is a flexible board, 2a is a power conversion board that is a rigid board, 2b is a control board that is a rigid board, and 3 is a power lead terminal solder-mounted on an electrode on the end face of the rigid board 2a. Thus, the main power supply and output to the servo motor are mainly allocated. Reference numeral 4 denotes an electronic component such as a power element surface-mounted on the rigid substrate 2a.
As shown in FIG. 1B, the substrate end face of the rigid substrate 2b also has signal lead terminals soldered to the electrodes, and is mainly assigned control signals. Also, electronic components for control are surface mounted on the rigid board 2b. Now, the rigid substrate 2a and the rigid substrate 2b are arranged in parallel by maintaining a certain distance by bending the flexible substrate 1. For example, the substrate fixing member 5 has a lead pin shape and is inserted and fixed in a through hole provided in each substrate, so that a certain distance can be maintained between the substrates. The following is a developed view for explaining these structures in detail.
In addition, the flexible substrate 1 does not need to be an integrated product of a flexible rigid substrate, and a commonly called FPC (Flexible Printed Circuit) may be mounted on the end surface electrode of the rigid substrate. Furthermore, there is a method in which a lead pin or the like is directly mounted on the end face electrodes between the rigid boards to connect signals between the rigid boards.

図２は本実施例１を示すサーボアンプの実装構造の展開図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）は側面図である。電力変換用基板２ａと制御用基板２ｂ間の電気的な信号のやり取りはフレキシブル基板１で行う。いま、電力変換用基板２ａの基板端面の電極に半田実装された電力用のリード端子３ａと、制御用基板２ｂの基板端面の電極に半田実装された信号用のリード端子３ｂの向きは、図２（ｂ）のフレキシブル基板１を曲げずに伸ばした状態を基準にすると、リード端子３ａがフレキシブル基板１の下方向、リード端子３ｂがフレキシブル基板１の上方向と、１８０度ずれている。このような構造になっているから、フレキシブル基板１を折り曲げて、図１のようにした場合に、リード端子３ａとリード端子３ｂが同じ方向を向くようになる。リード端子３ａと３ｂの端形状（プリント基板上に実装されていない側）は、例えば、Ｌ字形状をしており、プリント基板２ａ、２ｂに対して平行となる面を持っている。   2A and 2B are development views of the mounting structure of the servo amplifier according to the first embodiment, where FIG. 2A is a perspective view and FIG. 2B is a side view. The flexible substrate 1 exchanges electrical signals between the power conversion board 2a and the control board 2b. The direction of the power lead terminal 3a solder-mounted on the electrode on the board end face of the power conversion board 2a and the direction of the signal lead terminal 3b solder-mounted on the electrode on the board end face of the control board 2b are shown in FIG. Based on the state in which the flexible substrate 1 of 2 (b) is extended without being bent, the lead terminal 3a is shifted 180 degrees from the downward direction of the flexible substrate 1 and the lead terminal 3b is shifted upward from the flexible substrate 1. Since it has such a structure, when the flexible substrate 1 is bent and as shown in FIG. 1, the lead terminal 3a and the lead terminal 3b are directed in the same direction. The end shape of the lead terminals 3a and 3b (side not mounted on the printed circuit board) is, for example, L-shaped and has a surface parallel to the printed circuit boards 2a and 2b.

図３は本発明の実施例１を示すサーボアンプの実装構造の適用図である。図において、７は中継基板である。通常、中継基板７はサーボアンプモジュール６と電気的と機械的に接続されて、外部の機器装置、たとえば、サーボモータや上位コントローラなどとやり取りを行う。
いま、中継基板７上には、面実装用パッド８ａと８ｂが配置されている。８ａは電力用のリード端子３ａを面実装するためのパッドで、８ｂは信号用のリード端子３ｂを面実装するためのパッドである。これらのパッドに合うようにサーボアンプモジュール６を配置して、半田ペースト等を用い、パッドにリード端子を半田付け実装する。この作業により、サーボアンプモジュール６を中継基板７に面実装搭載できる。図３ではサーボアンプモジュール６を中継基板７に２台搭載してサーボアンプを形成している。 FIG. 3 is an application diagram of the mounting structure of the servo amplifier showing the first embodiment of the present invention. In the figure, 7 is a relay board. Normally, the relay board 7 is electrically and mechanically connected to the servo amplifier module 6 and exchanges with an external device such as a servo motor or a host controller.
Now, on the relay substrate 7, surface mounting pads 8a and 8b are arranged. 8a is a pad for surface mounting the power lead terminal 3a, and 8b is a pad for surface mounting the signal lead terminal 3b. The servo amplifier module 6 is arranged so as to fit these pads, and a solder paste or the like is used to solder and mount lead terminals on the pads. With this operation, the servo amplifier module 6 can be surface-mounted on the relay substrate 7. In FIG. 3, two servo amplifier modules 6 are mounted on the relay substrate 7 to form a servo amplifier.

図４は、本発明の実施例２を示すサーボアンプの実装構造であって、図４（ａ）は放熱用パッケージ分解図、（ｂ）は放熱用パッケージの組立分解図、（ｃ）は放熱用パッケージ装着図である。
図４において、９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄはそれぞれ放熱用部品で、材質は銅やアルミ製などの高熱伝導性の材料である。この例では、９ａ、９ｂを平面形状にして、９ｃをH型形状に加工もしくは張り合わせしたものである。いま、図４（ｂ）のように、プリント基板２ａと２ｂの間にＨ型形状をした放熱用部品９ｃを配置する。つまり、図1に示すリジット基板(電力変換用基板）２ａとリジット基板(制御用基板)２ｂを、放熱用部品９ｃにより挟み込むように構成する。このとき、電力変換用基板２ａ上に配置される発熱部品と放熱部品９ｃの間は、高熱伝導性のシートか、あるいは高熱伝導率を有する樹脂などで、熱的に接続しておく。同じく、制御用基板２ｂ上に配置される発熱部品と放熱部品９ｃの間も、同様である。また、放熱用部品９ａを９ｃにかぶせるように、放熱用部品９ｂを９ｃにかぶせるように配置する。このときも、電力変換用基板２ａ上に配置される発熱部品と放熱部品９ａの間は、高熱伝導性のシートか、あるいは高熱伝導率を有する樹脂などで、熱的に接続しておく。同じく、リ制御用基板２ｂ上に配置される発熱部品と放熱部品９ｂの間も、同様である。これら９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄを、例えば、半田や、熱拡散やなどを用いて図４（ｃ）のように機構的に接続する。これにより、サーボアンプモジュール６は放熱用パッケージ１０に熱的に接続された形となる。放熱用部材９ｃは放熱用部材(接続部)９ｄを有しており、例えば、Ｌ字形状をしており、プリント基板２ａ、２ｂに対して平行となる面を持っている。 4A and 4B show a mounting structure of a servo amplifier according to a second embodiment of the present invention. FIG. 4A is an exploded view of a heat dissipation package, FIG. 4B is an exploded view of a heat dissipation package, and FIG. FIG.
In FIG. 4, 9a, 9b, 9c, and 9d are heat-radiating parts, and the material is a high thermal conductivity material such as copper or aluminum. In this example, 9a and 9b are formed into a planar shape, and 9c is processed or bonded into an H shape. Now, as shown in FIG. 4B, an H-shaped heat radiation component 9c is disposed between the printed boards 2a and 2b. That is, the rigid board (power conversion board) 2a and the rigid board (control board) 2b shown in FIG. 1 are configured to be sandwiched by the heat radiation component 9c. At this time, the heat generating component disposed on the power conversion substrate 2a and the heat radiating component 9c are thermally connected with a sheet having high thermal conductivity or a resin having high thermal conductivity. Similarly, the same applies to the space between the heat generating component and the heat dissipating component 9c arranged on the control board 2b. Further, the heat dissipating component 9a is placed over the 9c, and the heat dissipating component 9b is placed over the 9c. Also at this time, the heat generating component disposed on the power conversion substrate 2a and the heat radiating component 9a are thermally connected with a high thermal conductivity sheet or a resin having high thermal conductivity. Similarly, the same applies to the space between the heat generating component and the heat radiating component 9b arranged on the re-control board 2b. These 9a, 9b, 9c, and 9d are mechanically connected as shown in FIG. 4C by using, for example, solder or thermal diffusion. As a result, the servo amplifier module 6 is thermally connected to the heat dissipation package 10. The heat dissipating member 9c has a heat dissipating member (connecting portion) 9d. For example, the heat dissipating member 9c has an L shape and has a surface parallel to the printed circuit boards 2a and 2b.

図５は、図４（ｃ）のサーボアンプモジュール６を中継基板７に面実装搭載した適用図である。中継基板７上には、電力用リード端子を面実装するための面実装用パッド８ａと、信号用リード端子を面実装するための面実装用パッド８ｂと、放熱部材(接続部)９ｄを面実装するための面実装用パッド８ｃが配置されている。これらのパッドに合うようにサーボアンプモジュール６を配置して、半田ペースト等を用い、パッドにリード端子を半田付け実装する。この作業により、サーボアンプモジュール６を中継基板７に面実装搭載できる。放熱部材(接続部)９ｄを中継基板７上に面実装固定することにより、サーボアンプで発生した熱を中継基板７に逃がすことが可能となる。また、放熱部材(接続部)９ｄは面実装の機械的強度を補強する機能も有している。   FIG. 5 is an application diagram in which the servo amplifier module 6 of FIG. On the relay substrate 7, a surface mounting pad 8a for surface mounting the power lead terminal, a surface mounting pad 8b for surface mounting the signal lead terminal, and a heat radiating member (connecting portion) 9d are provided. A surface mounting pad 8c for mounting is disposed. The servo amplifier module 6 is arranged so as to fit these pads, and a solder paste or the like is used to solder and mount lead terminals on the pads. With this operation, the servo amplifier module 6 can be surface-mounted on the relay substrate 7. By fixing the heat dissipating member (connection part) 9d on the relay board 7 by surface mounting, the heat generated by the servo amplifier can be released to the relay board 7. The heat dissipating member (connecting portion) 9d also has a function of reinforcing the surface mounting mechanical strength.

以上述べたように、本発明ではフレキシブル基板と、基板端面にリード端子を実装することによって、コネクタ実装スペースの削減ができる。また、リード端子によって中継基板にサーボアンプを電気的接続だけでなく、機械的にも接続できるので、サーボアンプ本体の固定用構造部の削減ができる。さらに、放熱用部品を用いて、うまくプリント基板上の熱を熱伝導により放熱部品を経由して中継基板に逃がすことができる放熱用パッケージを有したので、高放熱構造の実現が可能である。よって、これらにより、小型のサーボアンプを提供することが可能となる。   As described above, in the present invention, the connector mounting space can be reduced by mounting the flexible substrate and the lead terminal on the end surface of the substrate. Further, since the servo amplifier can be mechanically connected to the relay board by the lead terminal as well as the electrical connection, the structure for fixing the servo amplifier body can be reduced. Furthermore, since the heat dissipation package is used to dissipate the heat on the printed board to the relay substrate through the heat dissipation component by heat conduction, a high heat dissipation structure can be realized. Therefore, it is possible to provide a small servo amplifier.

本発明はあらゆる用途のサーボアンプ及び類似した電力変換装置にも適用が可能である。   The present invention can also be applied to servo amplifiers and similar power converters for all uses.

本発明の実施例１を示すサーボアンプの実装構造であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）は側面図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is the mounting structure of the servo amplifier which shows Example 1 of this invention, Comprising: (a) is a perspective view, (b) is a side view. 図１の展開図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）は側面図である。FIG. 2 is a development view of FIG. 1, where (a) is a perspective view and (b) is a side view. 実施例１の適用例を示す斜視図である。6 is a perspective view showing an application example of Example 1. FIG. 本発明の実施例２を示すサーボアンプの実装構造であって、（ａ）は放熱用パッケージ分解図、（ｂ）は放熱用パッケージの組立分解図、（ｃ）は放熱用パッケージ装着図である。FIG. 2 is a mounting structure of a servo amplifier showing a second embodiment of the present invention, where (a) is an exploded view of a heat dissipation package, (b) is an exploded view of a heat dissipation package, and (c) is an installation view of a heat dissipation package. . 実施例２の適用例を示す斜視図である。10 is a perspective view showing an application example of Example 2. FIG. 従来のサーボアンプの実装構造を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the mounting structure of the conventional servo amplifier. 従来のサーボアンプの適用例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the example of application of the conventional servo amplifier.

符号の説明Explanation of symbols

１ フレキシブル基板
２ａ、２ｂ リジット基板
３、３ａ、３ｂ リード端子
４ 電子部品
５ 基板固定用部材
６ サーボアンプモジュール
７ 中継基板
８ａ、８ｂ、８ｃ 面実装用パッド
９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ 放熱用部材
１０ 放熱用パッケージ
１１ａ、１１ｂ コネクタオス
１２ 電子部品実装基板
１３ 筐体
１４ 取付け用穴
１５ａ、１５ｂ コネクタメス
１６ａ 取付け用ネジ
１６ｂ 取付け用ナット
１７ 中継基板
１８ Ｉ／Ｏコネクタ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Flexible board 2a, 2b Rigid board 3, 3a, 3b Lead terminal 4 Electronic component 5 Board fixing member 6 Servo amplifier module 7 Relay board 8a, 8b, 8c Surface mounting pads 9a, 9b, 9c, 9d Heat radiation member 10 Heat radiation package 11a, 11b Connector male 12 Electronic component mounting board 13 Housing 14 Mounting hole 15a, 15b Connector female 16a Mounting screw 16b Mounting nut 17 Relay board 18 I / O connector

Claims (3)

パワー素子を実装した電力変換用基板と、前記パワー素子を制御する制御素子を実装した制御用基板と、を重ねて構成されたサーボアンプモジュールであって、
前記電力変換用基板と前記制御用基板の対向する面の間に、放熱用部品が挟み込まれて配置されることを特徴とするサーボアンプモジュール。 A servo amplifier module configured by stacking a power conversion board on which a power element is mounted and a control board on which a control element for controlling the power element is mounted ,
A servo amplifier module, wherein a heat dissipation component is interposed between opposing surfaces of the power conversion board and the control board. 前記サーボアンプモジュールは、前記電力変換用基板と前記制御用基板の前記対向する面と反対側の両面に、放熱用部品がかぶせられるように配置されることを特徴とする請求項１に記載のサーボアンプモジュール。The said servo amplifier module is arrange | positioned so that the component for thermal radiation may be covered on both surfaces on the opposite side to the said opposing surface of the said board | substrate for power conversion and the said board | substrate for control. Servo amplifier module. 前記サーボアンプモジュールは、前記電力変換用基板または前記制御用基板に配置される発熱部品と、前記放熱用部品との間に、高熱伝導性のシートまたは高熱伝導率を有する樹脂が配置されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のサーボアンプモジュール。In the servo amplifier module, a sheet having high thermal conductivity or a resin having high thermal conductivity is disposed between the heat generating component disposed on the power conversion substrate or the control substrate and the heat radiating component. The servo amplifier module according to claim 1, wherein:
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